Sesion06 ATM

8/18/2019 Sesion06 ATM

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Telemática II

Redes ATM

REDES ATM

Modo de Transferencia Asíncrono

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Telemática II

Redes ATM

Agenda

• Revisión de Conceptos de Base

• Introducción a Redes ATM

• Modelo B-ISDN

• Arquitectura de Protocolos ATM

• Aplicaciones


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Redes ATM

Conmutación

• Definición:

La red debe ser capaz de interconectar a susabonados a fin de permitirles de intercambiarinformación de manera rápida y eficiente.

La propiedad de establecer la interconexión delos usuarios de manera dinámica se denominaconmutación.

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Redes ATM

Conmutación de Circuitos y de Paquetes

• conmutación de circuitos : una conexiónfísica es establecida al inicio de lacomunicación y dedicada a la conexión entrelos usuarios durante toda la comunicación

• conmutación de paquetes: no requiere unaconexión física entre los abonados. Lainformación es transmitida en paquetes através la red de comunicación.


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Redes ATM

Datagrama vs. Circuito Virtual

• Datagrama - cada paquete es marcadocon la dirección de la destinación. Lospaquetes son enviados y enrutados demanera independiente (el uno del otro)

• Circuito Virtual -los paquetes sonenviados a través la misma ruta, llamadacircuito virtual

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Telemática II

Redes ATM

Datagrama vs. Circuito Virtual

• Conmutación de Circuitos - esta técnica esusada para las comunicaciones síncronas

• Conmutación de Paquetes - mejor opciónpara el tráfico “bursty”

–Circuito Virtual - eficiente en el caso de latransmisión de grandes cantidades de información

–Datagramas - útiles en el caso de transmisión demensajes cortos


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Redes ATM

Multiplexación (1)

• Definición

consiste a transmitir varios flujos de informaciónsobre la misma línea física. Donde un flujo deinformación representa la secuencia de paquetesenviada de un usuario a un otro.

1

2

N

MUX MUX

1

2

N

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Multiplexación (2)

• Dos técnicas de base

–multiplexación en frecuencia (FDM)

–multiplexación en tiempo (TDM)


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Redes ATM

Multiplexación en Frecuencia

• Los usuarios utilizan el mismo canal físico.Sin embargo cada usuario usa una frecuenciadiferente.

1

2

3

N

1

2

3

N

canal 1

canal 2

canal N

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Redes ATM

Multiplexación en Tiempo

• Multiplexación síncrona (STDM)

– STDM - el sistema asigna de manera secuencial unaranura(temporal) a cada uno de los usuarios.Lasranuras son organizadas en “marcos”

• Multiplexación asíncrona (ATDM)

– ATDM es una técnica en la cual las ranuras sonasignadas de manera dinámica, en función de laactividad del usuario.

– ATDM es una técnica particularmente útil en el casoque los usuarios no siempre tengan datos que enviar.La ventaja principal de esta técnica es el deincrementar la tasa de utilización del canal decomunicación.


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Redes ATM

Multiplexación Síncrona vs. Asíncrona

buffer

m1(t)

m2(t)

mn(t)

m1(t)

m2(t)

mn(t)

operación de selección

buffer

1 2 N

marco

1 2 N

marco

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Redes ATM

Introducción a ATM• RAZON DE SER DE B-ISDN

–crear una red de comunicación capaz de poder darservicio a una gran variedad de servicios condiferentes características (tasas de transmisión yrequerimientos en calidad de servicios)

–ejemplos:

»voz digital : tiempo de respuesta limitado,tazas de pérdidas limitadas

»datos : deben transmitirse sin error ni pérdidas

la red debe ser diseñada de tal forma

que pueda dar servicio a las diferentes

aplicaciones


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Telemática II

Redes ATM

ATM

• ¿Qué es ATM?

–el mecanismo de transporte de la red B-ISDN

–una técnica de conmutación y de multiplexaciónpara las redes de computadoras de banda ancha

• Ventajas

–ATM debe ofrecer una gran flexibilidad en tasasde transmisión y de integración de servicios

–ATM es particularmente útil para el trafico detipo “bursty”

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Telemática II

Redes ATM

Técnica ATM

• Conmutación y Multiplexación en paquetes basadasen celdas

Una celda es un paquete de tamaño fijo (constante)

5 octets 48 octets

Header Information Field

53 octets


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Redes ATM

Características de ATM

• ATM es asíncrono en el sentido de que las celdasasociadas a una comunicación aparecen aintervalos irregulares.

• ATM utiliza el principio de conexión (circuitovirtual).

• las celdas son conmutadas utilizando losidentificadores de camino y circuito virtual

(VPI/VCI : virtual path/virtual circuit identifier).

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Redes ATM

Modelo de Red

TE : Terminal Equipment UNI : User - Network Interface

NT-1 : Network Termination 1 NNI - Network Node Termination

NT-2 : Network Termination 2

TE NT2 NT1ATM

mux

ATM

switch

UNI NNI

Equipo del Usuario Acceso a la Red Red


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Telemática II

Redes ATM

Redes ATM

• Las funciones y los mecanismos de controlpara el transporte de la información sonorganizadas de manera jerárquica.

• La capacidad de las líneas es subdividida enVP (rutas virtuales) y estos a su vez en VC

(circuitos virtuales).

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Redes ATM

Relación Jerárquica

Canal de Transmisión

C a

n a l e

s V i

t u a l e s

Camino Virtual


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Telemática II

Redes ATM

Conmutación ATM (1)

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Telemática II

Redes ATM

Conmutación ATM (2)


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Telemática II

Redes ATM

Canal Virtual

• Canal Virtual denota una comunicaciónunidireccional utilizada para transportar celdasATM.

• Un numero diferente de identificador de VC(VCI) es utilizado en cada conmutador VC.

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Telemática II

Redes ATM

Camino Virtual (1)

• Un Camino Virtual denota un grupo decanales virtuales que tienen los mismospuntos de accesos a ambos extremidades dela conexión. Un identificador de caminosvirtual (VPI) es asignado cada vez que un

VP es conmutado dentro de la red.


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Telemática II

Redes ATM

Camino Virtual (2)

• Para que puede servir un Camino Virtual?

–ATM puede ofrecer la posibilidad de definirredes virtuales

(virtual private data networks, VPDN).

–Ejemplo:

Una organización puede servirse de esteprincipio para definir una red virtualdentro de una red física.

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Telemática II

Redes ATM

Modelo B-ISDN

Plano Administración

Plano Control Plano Usuario

Capas Altas

Capa Adaptación ATM (AAL)

Capa ATM

Capa Física

A d m i n

i s t a c i ó n d e C a p a s

P l a n o A d m i n

i s t r a c i ó n


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Redes ATM

Capas de la Arquitectura de Protocolos

• Capa Física

• Capa ATM

• Capa Adaptación ATM

• Capa Aplicación

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Telemática II

Redes ATM

Capa Física

• Dos métodos diferentes

–método ATM “puro” - a nivel físico setransmite una secuencia constante de celdasATM. La sincronización se obtiene a partir de

esta secuencia.»la sincronización es llevada a cabo

utilizando el campo HEC (header errorcontrol).

»ventaja: simplicidad de la interfaz


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Redes ATM

Método por celdas ATM

• Sincronización se lleva a cabo usando el campode control de error del encabezado (HEC):

– Procedimiento:

» Estado HUNT : se va detectando bit a bit la llegadade una celda para ello se verifica el campo HEC

» Estado PRESYNCH, una vez detectado el campoHEC se continua verificando este. Lasincronización se logra cuando se detectan ™celdasde manera consecutiva.

» Estado SYNCH, el campo HEC es usado paradetectar errores o la perdida de sincronización. Laperdida de sincronización es detectada si no selogra detectar el HEC 〈 veces de maneraconsecutiva.

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Telemática II

Redes ATM

Sincronización por celdas ATM

HEC correcto?

PRESYNC

SYNCH

HEC correcto

™ veces consecutivas?

HUNT

HEC incorrecto

〈 veces

consecutivas?

HEC Incorrecto?

Celda por celda

Bit por bit


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Telemática II

Redes ATM

Capa Física

• Método SDH

–la sincronización es llevada a cabo usando laerarquía STM-1 (STS3). Es decir, la capa

física ofrece la estructura básica desincronización.

–Ventaja:

»la jerarquía SDH ya es utilizada en lacomunicación digital de voz.

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Telemática II

Redes ATM

Transmisión ATM usando SDH

2 6 0 columnas Encabezado

9 renglones

53 bytes


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Telemática II

Redes ATM

Capa ATM

• Funciones

–dos subcapas : ATM VP y ATM VC.

–funciones de multiplexación a nivel de VCy de VP

–enrutado de celdas de acuerdo a los valores

del VPI y del VCI.

–supervisión del flujo de celdas a fin depoder verificar que el flujo no exceda loslimites acordados entre el usuario y la red.

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Telemática II

Redes ATM

Encabezado de la Celda

GFC / VPI VPI

VPI VCI

VCI

VCI PTI

HEC

CLP

1

2

4

5

3

(MSB) (LSB)

1 2 3 4 5 6 7 8

First bit transmitted

Octet


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Telemática II

Redes ATM

Campos del Encabezado de la Celda (1)

• Generic Flow Control (GFC) -usado para controlar elflujo de trafico en proveniencia del usuario. Este controlsolo se aplica a nivel de la interfaz usuario-red (UNI)

• Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier(VPI/VCI) - información utilizada por la función deenrutamiento

• Payload Type (PT) - usado para identificar el tipo decelda: celda de información o de control.

Las funciones de control de congestión puede usar estecampo.

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Telemática II

Redes ATM

Campos del Encabezado de la Celda (2)

• Explicit Forward Congestion Indication -Este campo puede ser usado para permitir a losconmutadores el indicar un estado de congestión.

• Campo de Prioridad (CLP)

Si CLP = 1, la celda es de baja prioridad y puede serdescartada si la red esta congestionada.

Si CLP = 0, la celda es de alta prioridad.


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Telemática II

Redes ATM

Campos del Encabezados de la Celda (3)

• Header Error Control (HEC)

utilizado por la capa física a fin de corregirerrores en el encabezado. El polinomio generadoradoptado por la organización ATM forum es:

8

+2

+ x + 1

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Telemática II

Redes ATM

Capa Adaptación ATM (1)

Class A Class B Class C Class D

Timing relationbetween sourceand destination

Bit rate

Connection mode

Required Not required

Constant Variable

Connection-oriented Connectionless

AAL Protocol Type 1 Type 2 Type 3/4, Type 5 Type 3/4


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Telemática II

Redes ATM


• dos subcapas lógicas:

–la subcapa convergencia (CS) - integra lasfunciones necesarias para dar servicio deacuerdo a los requisitos de cada aplicación.

–la subcapa de segmentación y rensamblado

(SAR) - responsable de formar las celdasutilizando la información en proveniencia de lacapa CS y de recuperar la información a partirde las celdas que recibe de la capa ATM.

Ing. J. Pastor

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Telemática II

Redes ATM


• Clases

–cuatro clases de servicios : clases A, B, C y D.

–las clases han sido definidas de acuerdo a losrequisitos de las diferentes aplicaciones entérminos de:

» sincronización,

» tasas de transmisión y

» tipo de servicio : con o sin conexión.


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Telemática II

Redes ATM


• Clase A - emulación de circuitos y serviciosde voz y de video a tasa de transmisiónconstante.

• Clase B - video y voz a tasa de transmisiónvariable.

• Clase C - transmisión de datos en modoconectado (CO)

• Clase D - transmisión de datos en modo sinconexión (CL)

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Telemática II

Redes ATM


• Protocolos

–un tipo protocolo para cada clase de servicio -cuatro tipos han sido definidos Tipos 1, 2, 3/4 y5

–cada tipo de protocolo consiste de dossubcapas: CS y SAR.

–los protocolos de tipos 3 y 4 corresponden a unsolo tipo llamado Tipo 3/4


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Telemática II

Redes ATM


• AAL Tipo 1

– Sub-capa SAR - antes de transmitir organiza los bitsen celdas; en recepción recupera los bits de lasceldas.

» Cada celda consiste de:

• un numero de secuencia (SN) a fin de poderdetectar perdidas de información

• un campo de protección del numero desecuencia (SNP) para poder detectar errores ycorregirlos.

– Sub-capa CS - temporización y sincronización.

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Telemática II

Redes ATM


• AAL Tipo 2

– transferencia de unidades de datos de servicio(SDUs) a tasa de transmisión variable (VBR)

– transferencia de información de temporización

entre el transmisor y el receptor.– no ofrece la posibilidad de detectar errores o

perdidas de información

– las funciones de las subcapas SAR y CS no hansido aun definidas.


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Telemática II

Redes ATM


• AAL Tipos 3/4

– el servicio puede ser con o sin conexión

– el servicio puede ser proporcionado en modomensaje o en modo stream (secuencia continua)

» modo mensaje : un protocolo de línea puede ser

usado» modo stream : transferencia de información a

baja velocidad de manera continua pero con untiempo corto de respuesta.

Ing. J. Pastor

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Telemática II

Redes ATM


• AAL Tipos 1 y 3/4Ejemplo:


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Telemática II

Redes ATM


• AAL Tipo 5

– mínimo “overhead” en procesamiento.

– mínimo “overhead” durante la transmisión.

– promete le interconexión con protocolo detransporte ya existentes.

Ing. J. Pastor

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Telemática II

Redes ATM


• AAL Tipo 5 - CPCS PDU

– CPCS-UU - utilizado para transmitir información demanera transparente de usuario a usuario

– Common Part Indicator - en estudio

– Cyclic redundancy check (CRC) - usado para detectarerrores en la transmisión

– Length -número de bytes de información contenida enel CPCS PDU


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Telemática II

Redes ATM


• AAL CPCS PDU Tipo 5

Ejemplo:

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Telemática II

Redes ATM

Capa Adaptación ATM (13)• Transmisión AAL5

Ejemplo:


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Telemática II

Redes ATM

Interconexión (1)

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Telemática II

Redes ATM

Interconexión (2)


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Telemática II

Redes ATM

Servicios B-ISDN

• Dos tipos de servicios

–interactivos - la información fluye en ambasdirecciones (usuario red).

–distribución -el usuario recibe la información y

puede o no controlar la manera en que lapresentación de la información.

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Telemática II

Redes ATM

Servicios Interactivos (1)

• Servicios de mensajería– correo electrónico textual

– correo electrónico con video

– ...

• Servicios de acceso a bases de datos– datos– documentos

– videotex

– video

– imágenes de alta resolución

– ...


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Telemática II

Redes ATM

Servicios Interactivos (2)

• Servicios Conversacionales– videotelefonía

– videoconferencia

– ...

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Telemática II

Redes ATM

Servicios de Distribución

• televisión

• televisión - pay per view

• videografía (voz, datos e imágenes)

• distribución de video• televisión en alta resolución (HDTV)

• ...

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