ATM Redes Digitales: Tecnología Fast Packet

Facultad de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Ingeniería de Telecomunicaciones

Redes Digitales de Servicios Integrados
(IT526M)

ATM
Sesión: 9
Prof. Ing. José C. Benítez P.

Capitulo. ATM

ISDN-BB Tecnología fast packet.
Concepto
Características
Servicios
Frame Relay y
Cell Relay.
ATM:
Introducción
Tecnología
La célula ATM.
Interfaces de una Red ATM.
ATM Cell Header
Conexiones ATM
Routing ATM
Arquitectura ATM
IT526M Redes Digitales de Servicios Integrados
- Prof. Ing. José C. Benítez P. 2

Tecnología Fast Packet

Concepto:
Los conceptos sobre conmutación de
paquetes han producido nuevos servicios
de modo paquete de alto rendimiento,
denominados conmutación fast packet.



Características:
Infraestructura de una red digital de alta velocidad.
Baja tasa de error.
Depende de los sistemas de usuario final para la corrección de
errores (y alguna detección de errores).

Los servicios fast packet al inicio, fueron de hecho, inestables,
Las unidades de datos con errores son desechados por la red, y
Los usuarios finales no son notificados de tal pérdida de datos.



Servicios:

• Frame relay
• Cell relay


Frame Relay y Cell Relay

Frame Relay

• Es conceptualmente similar a la PS VC.
• Las tramas pueden ser de tamaño variable, como muchos
paquetes en una red PSN.
• Los host en una FRN establecen un VC antes del intercambio
de tramas, y la red desecha las tramas con errores.
• La diferencia es que los host son responsables de una
comunicación fiable extremo a extremo.
• Frame Relay es un servicio en modo paquete adicional para
RDSI.



Cell Relay
• Es diferente a FR y a la PS.
• Usa una entidad de transmisión de tamaño fijo
denominada celda.
• La utilización de una celda de tamaño fijo permite
realizar muchas optimizaciones en los conmutadores de
red y tiene mejores capacidades de multiplexación
estadística, permitiendo el transporte de muchos tipos
de tráfico, incluyendo voz, video, gráficos y datos



Cell Relay: Tipos

Existen dos tipos:
• Orientado a la conexión (es la base del Modo de
Transferencia Asíncrono - ATM).
• Connectionless (es la base del Servicio de Datos
Multimegabits Conmutado - SMDS).


ATM
Introducción:
• El ATM Forum, organismo fundado en 1991 por compañías que
deseaban fabricar y comercializar productos ATM, tuvo que intervenir
en el asunto de la normalización, debido a que las organizaciones
internacionales (ITU-TSS, antes CCITT), no lo hacían a tiempo.
• Como consorcio de empresas privadas, no puede "establecer
normas", pero sí que puede acelerar el uso de productos y servicios
ATM, logrando la rápida convergencia de especificaciones de inter
operatibilidad y promoviendo la cooperación de la industria, entre
otras actividades.
• Esa aceleración y unificación conlleva la posterior propuesta de
normas "de facto", al ITU-TSS, para su aprobación.


ATM
Introducción:
• Las redes de Modo de Transferencia Asíncrona (Asynchronous
Transfer Mode, ATM), surgen en 1986 como idea de un grupo
de ingenieros de compañías telefónicas, como respuesta a una
demanda de redes más rápidas y de mayor ancho de banda,
para acomodarse a los crecimientos en los tamaños de archivos
y aplicaciones experimentados en el sector.
• Los primeros resultados se hicieron públicos en 1988, con la
publicación, por parte de CCITT, de unos estándares como parte
de los "libros azules", relativos a una familia de redes troncales
digitales; basadas en fibra y con estrategias de multiplexado y
conmutación para conectar dichas troncales.


ATM
Introducción:
• Las troncales digitales de gran BW formaban una familia de enlaces de
fibra conocidos como SDH (Synchronous Digital Hierarchy), también
conocidos como SONET.
• ATM es la tecnología empleada en SDH - SONET, para el multiplexado y la
conmutación, un método para construir y operar redes, muy diferente a
todas las tecnologías anteriores.
• Todos los tipos de redes actuales, LAN, MAN, WAN, y probablemente
futuras, tienen su cabida dentro de una red ATM, y deben de considerarse
complementarias.
• Todas las aplicaciones: multimedia, videoconferencia, emulación
LAN/MAN/WAN, redes públicas y privadas, y todo tipo de servicios que
queramos imaginar tienen soporte en ATM.

ATM

Tecnología:
• ATM pretende resolver dos problemas: mayor ancho de banda y
rápida conmutación que permita tomar bits de un enlace y llevarlos
velozmente a otro enlace de la misma red.
• Hasta la llegada de ATM, la clase de red implementada por una
organización, dependía fundamentalmente de las distancias.
• Si las distancias son cortas, se emplean redes tipo LAN. Para
distancias mayores, se emplean enlaces WAN e incluso MAN.
• El problema, evidente, es que los equipos empleados en la LAN no
son directamente operativos en la WAN o MAN, y se hace necesario
el uso de una tecnología instalada entre ambas, como routers, con el
consiguiente cambio de protocolos.


ATM

Tecnología:
• ATM, en cambio, se basa en enlaces SONET, constituyendo una familia
de implementaciones de hardware, software y protocolos
interoperables y estándares, que pueden proporcionar mayor ancho de
banda cuando se requiera.
• ATM al basarse en las tecnologías de multiplexado y conmutación, se
logran redes con unos retrasos insignificantes extremo a extremo.
• La combinación de ATM y SONET proporciona las ventajas del gran
ancho de banda de la fibra, y la velocidad de los nodos de la red, que
depende solo de la capacidad de los propios sistemas.


ATM
Tecnología:
• La filosofía de ATM es
muy simple: una vez
establecida la forma mas
eficiente de enviar bits de
un punto a otro de la red,
no puede existir sistema o
aplicación que pueda
requerir mayor ancho de
banda o menores
retrasos.


ATM
Tecnología:
• La gran ventaja de ATM, es su potencial habilidad para
mezclar diferentes tipos de redes (voz, vídeo, datos, ...) en
una gran red físicamente no canalizada.
• Este método de multiplexar células ATM define el concepto
de “Modo de Transferencia Asíncrona", donde Asíncrona se
refiere a la habilidad de la red de enviar datos asociados con
una conexión sólo mientras existan dichos datos.
• En contraste, las redes canalizadas envían cadenas de bits
para mantener la conexión o canal, a pesar de que no
existan datos que transmitir en ese momento. Es la esencia
de las redes síncronas.


ATM
Tecnología:
• A diferencia de las redes síncronas, especializadas para un
determinado tipo de tráfico o servicios, en ATM el tráfico es
enviado en función de la demanda: si no hay tráfico, no hay
"consumo" de ancho de banda, y por tanto no es dependiente del
servicio.
• ATM es muy flexible y eficiente: se ajustan fácilmente y los recursos
previamente asignados a una conexión de audio, se emplean luego
para datos.
• ATM se basa en conexiones, no en canales, tal y como se hace en
las tradicionales técnicas de multiplexado por división en el tiempo.


ATM
La célula ATM:
• La unidad de intercambio de datos es la célula, definida
como un bloque de información de longitud fija; 53 bytes:
• cabecera de 5 bytes, y
• sección de información de 48 bytes (denominada
payload o carga útil).
• Los bytes son enviados a la red uno a uno, en secuencia, y el
propietario de la célula se determina por la información
existente en la cabecera de la propia célula.
• La estructura de la cabecera de la célula ATM es la misma
que la cabecera de la B-ISDN UNI (User-Network Interface),
empleada en las comunicaciones RDSI.


ATM
Red ATM: En ATM existen dos tipos de interfaces;
una conexión entre dos conmutadores
(interfaz NNI, Network to Network
Interface) y una conexion entre un
UNI
conmutador y un host (interfaz UNI,
User to Network Interface).
NNI
Token
Ring
NNI
Red ATM

Desde el punto de vista de una red ATM:
• UNI = User-to-Network Interface
• NNI = Network-to-Network Interface Un Host es el que envía o recibe celdas ATM
Un Conmutador solo se ocupa de conmutar
celdas, es decir de pasarlas de una interfaz a
otra y de modificar el valor de VPI/VCI que
aparece en su cabecera.

ATM
Cabecera de celda ATM:
8 bits 8 bits
GFC VPI • GFC: Generic Flow VPI VPI
Control. No usado
VPI VCI VPI VCI
• VPI: Virtual Path
VCI VCI
Identifier. Hasta 256
VCI PTI CLP (UNI) o 4096 (NNI). VCI PTI CLP
Header Error Check (HEC) • VCI: Virtual Header Error Check (HEC)
Channel Identifier.
Carga útil Hasta 65536. Carga útil
(48 bytes) (48 bytes)
• PTI: Payload Type
Identifier. 3 bits.
• CLP: Cell Loss
Priority. 1 bit.
• HEC: Es un CRC de
toda la cabecera. 8
Celda UNI bits. Celda NNI


ATM
• El formato de una celda ATM varía
Cabecera de celda ATM: ligeramente según se trate de una
interfaz UNI o NNI.
8 bits 8 bits • En el caso de la interfaz UNI aparece
GFC VPI • GFC: Generic Flow VPI VPI un campo de 4 bits al principio de la
Control. No usado
VPI VCI VPI VCI
VCI • VPI: Virtual Path
VCI
celda denominado GFC (Generic Flow
VCI PTI CLP (UNI) o 4096 (NNI). VCI PTI CLP Control). Aunque este campo se
Header Error Check (HEC) • VCI: Virtual Header Error Check (HEC) pensó inicialmente para ejercer
Channel Identifier.
Carga útil Hasta 65536. Carga útil control de flujo sobre el host, en la
Identifier. 3 bits.
práctica no se ha utilizado.
• CLP: Cell Loss
Priority. 1 bit.
• En el caso de la celda NNI el campo
• HEC: Es un CRC de GFC no está presente, con lo que el
toda la cabecera. 8
Celda UNI bits. Celda NNI campo VPI tiene una longitud de 12
bits en vez de los 8 que tiene en la
celda UNI.
• El número máximo de VPIs en una
interfaz UNI es de 256 mientras que
- Prof. Ing. José C. Benítez P. en una NNI es de 4096. 20

ATM

Cabecera de celda ATM: 8 bits 8 bits
GFC VPI • GFC: Generic Flow VPI VPI
Control. No usado
VPI VCI VPI VCI
• VPI: Virtual Path
VCI VCI
VCI PTI CLP (UNI) o 4096 (NNI). VCI PTI CLP
Header Error Check (HEC) • VCI: Virtual Header Error Check (HEC)
Channel Identifier.
Carga útil Hasta 65536. Carga útil
Identifier. 3 bits.
• CLP: Cell Loss
Priority. 1 bit.
• HEC: Es un CRC de
toda la cabecera. 8
Celda UNI bits. Celda NNI

• En ambas interfaces el campo VCI tiene una longitud de 16
bits y contiene el número del VCI al que pertenece esta celda.
• Se dispone por tanto de hasta 65536 VCIs diferentes por cada
VPI en cada interfaz.

ATM
Campo PTI • El campo PTI tiene tres bits que se
(Payload Type Identifier) utilizan para diversas funciones.
• El primer bit (el más significativo)
Valor Significado indica si se trata de una celda de
000 Celda tipo 0 (norm No hay congestión
al). usuario (valor cero) o si es una celda
001 Celda tipo 1 (fin de mensaje AAL5). No hay congestión.
de gestión de la red (valor uno).
Usuario
010 Celda tipo 0 (norm Hay congestión
al). • En las celdas de usuario el segundo
011 Celda tipo 1 (fin de mensaje AAL5). Hay congestión bit sirve para indicar situaciones de
100 Celda OAM(Operation, Administrationand congestión.
Management) de segmento (entre vecinos)
Gestión 101 Celda OAM(Operation, Administrationand • El tercer bit sirve en las celdas de
Management) extremo a extremo
usuario para distinguir dos tipos, las
110 Celda RM(ResourceManagement)
llamadas de tipo 0 (que son las
111 Reservado
normales) y las de tipo 1.
o La utilización de dos tipos diferentes
sirve por ejemplo en el protocolo de
transporte AAL5 para indicar que la
IT526M Redes Digitales de Servicios Integrados celda termina un mensaje

ATM
La estructura de la célula ATM:

VPI: Identificador de Camino Virtual
VCI: Identificador de Canal Virtual
PTI: Identificador Tipo de Carga Útil
CLP: Célula de Baja Prioridad
HEC: Control de Errores de Cabecera


ATM
Multiplexación ATM:
• La multiplexación de ATM ofrece una ventaja adicional, y es la
posibilidad de que trabaje tanto en modo de CS como en PS.
• El modo de CS (por ejemplo voz), se denomina también CBR
(Continuous Bit Rate);
• El modo de PS, casi siempre datos, es denominado VBR
(Variable Bit Rate).
• De este modo, se logra compatibilidad:
o con el equipamiento de red existentes,
o con todos los servicios de red.


ATM

• Las conexiones ATM, son denominadas
Conexiones ATM: Circuitos Virtuales,
• Estas pueden ser:
VC Switch • CV Permanentes - PVC (Permanent
VCI 1 VCI 2 VCI 3 VCI 4 Virtual Circuit), que operan como
VPI 1 VPI 3 VPI 2 Port 2
una línea física dedicada, creando
VP Switch
VCI 4 una conexión permanente entre dos
VPI 2
Port 1 puntos de la red.
VCI 3
VCI 1
VCI 2
VPI 1 VPI 3
• CV Conmutados - SVC (Switched
VCI 1
Virtual Circuit), equivalentes a los de
VCI 1
VCI 2
VPI 4 VPI 5 la red telefónica, donde las
VCI 2
Port 3
conexiones entre dos puntos de la
red se establecen dinámicamente
para cada transmisión.

ATM

Encaminamiento ATM: • Las células ATM son encaminadas entre
dos puntos de la red a través de Canales
Virtuales - VC (Virtual Channel) y
VC Switch
Caminos Virtuales - VP (Virtual Path).
VCI 1 VCI 2 VCI 3 VCI 4

• Un Canal Virtual es la conexión entre dos
VP Switch
VCI 4 entidades finales ATM, y ello conlleva el
VPI 2
Port 1 establecimiento de todos los enlaces
VCI 3
VCI 1
VPI 1 VPI 3 necesarios para crear la comunicación
VCI 2
entre dichas entidades.
VCI 1
VCI 1
VCI 2
VPI 4 VPI 5 • Los Caminos Virtuales son grupos de
VCI 2
Port 3
canales virtuales que conectan dos puntos
finales, incluyendo todos los enlaces
asociados a través de la red ATM. Son un
medio muy conveniente para agrupar el
tráfico de todos los canales virtuales con
- Prof. Ing. José C. Benítez P. idéntico destino u origen. 26

ATM
Encaminamiento ATM:
T ra y e c to s V irtu a le s y C a n a le s V irtu a le s

V ir tu a l P a th (V P )

E 1 (2 M b /s )
E 3 (3 4 M b /s )
S T M -1 u O C -3 c (1 5 5 M b /s ) V ir tu a l P a th (V P )
S T M -4 u O C -1 2 c (6 2 2 M b /s )

E n la c e fís ic o

P o r u n e n la c e fís ic o E l V C e s e l c a m in o
C a d a V P C o n tie n e ló g ic o e n tr e h o s ts
p u ed en p asar M ú ltip le s V C s
m ú ltip le s V P s e n la r e d A T M

Id e n tific a d o r d e la C o n e x ió n : V P I/V C I

ATM

Arquitectura ATM:

• Las diferentes funciones de
la arquitectura ATM se
distribuyen en capas.
• Las capas permiten una
mejor gestión y
convergencia de todas las
funciones.


ATM
Arquitectura ATM: El modelo de referencia B-ISDN ATM
consta de tres capas principales.

L1: La capa física
L2: La capa de ATM
L3: La capa de Adaptación ATM
(AAL)


ATM
Arquitectura ATM:
L1 - La capa física :
• Define y se encarga de los niveles de voltaje
del nivel físico y de determinar el comienzo y
fin de una cadena de bits en el tiempo.
• No se restringe a un tipo específico de medio
de transmisión físico, por lo cual existe la
subcapa física dependiente del medio físico, la
cual se encarga de dar acceso a la red física.
• La subcapa de convergencia de transmisión se
encarga de manejar celdas lo cual sería el
trabajo de crear frames en el nivel de enlace
ISO.

L2 - La capa de ATM:
• Se encarga de solucionar la congestión de
tráfico, de darle significado a los encabezados
de las celdas y la creación y liberación de
circuitos.

ATM

Arquitectura ATM: L3 – La capa de Adaptación ATM (AAL)
• Es la capa más interesante, ya que esta capa
funciona diferente de acuerdo al tipo de
información que las celdas contienen.
• Esta capa permite que diferentes aplicaciones
puedan hacer uso de una red ATM.
• Esta capa debe ser capaz de colocar cualquier
tipo de información en las celdas de ATM.
• La capa de Adaptación está dividida en dos.
– La capa inferior (Subcapa de
segmentación y re-ensamblado) se
encarga de re-ensamblar celdas para
crear paquetes de mayor tamaño según
lo requiera la aplicación que se encuentra
en capa superiores.
– La capa superior (Subcapa de
convergencia) se encarga de decidir qué
tipo de servicio requiere nuestra
aplicación (video, voz, datos, etc.)

ATM
L1 ATM: • La capa física ATM define las interfaces y los
protocolos de las tramas para la red ATM.
• Las implementaciones actuales soportan
velocidades de:
• 34 Mbits/seg. (E3),
• 45 Mbits/seg. (T3),
• 155 Mbits/seg. (OC-3),
• 1.544 Mbits/seg. (T1),
• 622 Mbits/seg. (OC-12).
• Aunque los límites aún no se han establecido,
y por tanto esto son sólo algunas muestras de
las posibilidades que se ofrecen.


ATM
L1 ATM:
La capa física se subdivide en dos subcapas:
● SC medio físico
(PM - Physical Medium)
• Proporciona las funciones de
transferencia de bits.
• .: Es específica al medio
empleado.
● SC convergencia de transmisión
(TC - Transmission Convergence)
• Controla la transmisión de las
tramas a través del medio físico.


ATM
Sub capa TC:
La subcapa TC es el nivel más bajo y realiza cinco
funciones específicas:

1. Generación/reconstrucción de la trama de
transmisión
Empaqueta las células en las tramas de transmisión (lado
emisor) y las desempaqueta (lado del receptor).
2. Adaptación de la trama de transmisión
Dado que los procesos siguientes requieren conocer el
esquema de entramado empleado en el enlace.
3. Delimitación de las células
De modo que el receptor reconozca los límites de cada
célula en la cadena de bits.

ATM
Sub capa TC:

4. Secuencia de generación/verificación del
HEC
• El control de errores en ATM se emplea sólo
en la cabecera de la célula, y se denomina
Control de Errores de Cabecera (HEC o
Header Error Control).
• A través de un sólo byte, con posibilidad de
corrección de errores de un solo bit.
• Con su verificación se logra que células
fallidas no sean conmutadas a destinos
inadecuados.


ATM
Sub capa TC:

5.Cell Rate Decoupling.
• Un servicio de datos a ráfagas puede perder
mucho tiempo sin transmitir datos, y en
otros momentos puede intentar enviar gran
cantidad de datos al mismo tiempo
(ráfagas).
• Durante los períodos de inactividad, la capa
TC insertará células "vacías", en el lado del
emisor, que serán retiradas en el lado
receptor.
• Sólo las células "no vacías" son pasadas a la
capa ATM.


ATM
L2 ATM:
La capa ATM define:
• la estructura de la célula ATM y
• la señalización a través de las
conexiones en una red ATM.
Esta capa también:
• crea las células ATM y
• permite el establecimiento y
"destrucción" de las conexiones
virtuales (VC y VP) en la red.


ATM
L2 ATM. Funcionamiento:
1. La capa ATM multiplexa (mezcla) células a través de
VC Switch un mismo enlace físico.
VCI 1 VCI 2 VCI 3 VCI 4 2. Las células se distinguen en los nodos de la red
(conmutadores ATM), y en los equipos destinatarios,
VP Switch
VCI 4 porque los campos de la cabecera identifican los
VPI 2
Port 1 caminos virtuales y los canales virtuales.
VCI 3
VCI 1
VCI 2
VPI 1 VPI 3 3. La capa ATM traslada un identificador de camino virtual
(VPI o Virtual Path Identifier) y un identificador de canal
VCI 1
VCI 1 virtual (VCI o Virtual Channel Identifier) entrantes, en
VPI 4 VPI 5
VCI 2
VCI 2 un enlace al par correcto VCI/VPI para el enlace de
Port 3 salida.
4. Los valores se obtienen de una tabla en el conmutador,
que previamente había sido obtenida en el momento de
la conexión por mensajes de señalización.

ATM
L2 ATM. Funcionamiento:
VC Switch
5. En los extremos de la red, la capa
ATM genera e interpreta las
VP Switch VPI 1 VPI 3 VPI 2 Port 2 cabeceras de las células, y sólo el
VPI 2
VCI 4
campo de "payload" es pasado a
Port 1
VCI 3
las capas superiores.
VCI 1
VPI 1 VPI 3
VCI 2 6. La capa ATM proporciona un
VCI 1
mecanismo control de flujo
VCI 1
VCI 2
VPI 4 VPI 5 genérico (GFC o Generic Flow
VCI 2
Control) para el acceso al medio.
Port 3


ATM
L3 AAL:
• La capa de adaptación al medio (AAL) esta
diseñada para proporcionar la conversión
en células de los diferentes tipos de
paquetes, necesaria para acomodar la
mezcla de tipos de datos en una misma red.
• La AAL realiza las funciones de
segmentación y reensamblado que
componen la información de las capas de
niveles superiores, como paquetes de datos
de longitud variable en células ATM de
longitud fija.
• La AAL gestiona el control de tiempos
para las transmisiones y maneja células
perdidas u ordenadas incorrectamente.


ATM
L3 AAL. Versiones :

Voz A/D AAL
s1 , s2 … cells
Muestra Digital

Video A/D … Compression AAL
cells
compressed
picture frames
frames

Datos AAL
Bursty variable-length cells
packets

ATM
L3 AAL. Versiones de AAL:


ATM
L3 AAL. Versiones de AAL:
Hay 5 versiones de la capa de adaptación al medio:
1. AAL1
1. soporta servicios CBR,
2. orientados a conexión y
3. tráfico síncrono, para servicios de voz y vídeo sin
comprimir, emulación de circuitos, en los que se
requiere una fuerte sincronización entre el emisor y
el destinatario, pero a velocidades fijas.
2. AAL2
1. soporta servicios VBR,
2. orientados a conexión y
3. tráfico síncrono, para servicios de voz y vídeo
comprimidos, donde la sincronización entre el
emisor y el destinatario también es importante,
pero la velocidad es variable.

ATM

L3 AAL. Versiones de AAL: 3.AAL3/4
• Proporciona servicios para comunicación de
datos, tanto orientados a conexiones como sin
ellas, de tráfico asíncrono.
• Permite el empleo de ATM con funciones de LAN
(transferencia de archivos, backup, ...), en general
transferencias cortas pero con grandes ráfagas de
datos.
4.AAL5
• Es una versión más eficiente de la AAL3/4,
diseñada para los requerimientos de redes LAN
de alta velocidad (paquetes, SMDS, ...), sin
conexión y con servicios VBR.
En el futuro, se podrán especificar otros niveles, para cumplir con nuevos requisitos.

ATM

L3 AAL. Organización de AAL:
• Las funciones AAL están organizadas en dos subcapas lógicas:
• La Subcapa de Convergencia
(CS o Convergence Sublayer) y
• La Subcapa de Segmentación y Reensamblado
(SAR o Segmentation and Reassembly Sublayer).
• La subcapa CS opera en el punto de acceso del servicio (SAP) y encapsula
cualquier tipo de datos en un formato compatible ATM.
• Su configuración es dependiente del servicio de acceso (Frame Relay, SMDS,
Cell Relay Service, ...).
• La funcionalidad de las Subcapas de Convergencia y SAR debe de ser
proporcionada en el equipamiento del cliente, como routers, DSU o gateways.


ATM

• Para facilitar la implementación, los tipos de información con características
comunes fueron agrupados por el ITU-T en 4 clases de servicios: A, B, C y D.
• La agrupación se realizó en base a tres criterios principales.

A B C D
Tiempo real Si No

Velocidad de
Constante Variable
transmisión
Modo de Sin
Orientado a conexión conexión
conexión


ATM
A B C D
Tiempo real Si No

Velocidad de
Constante Variable
transmisión
Modo de Sin
Orientado a conexión conexión
conexión

• Para soportar las 4 clases de servicio se definieron 4 tipos de protocolos:
– clase A protocolo AAL1
– clase B protocolo AAL2
– clase C protocolo AAL3
– clase D protocolo AAL4
• Posteriormente se combinaron los protocolos 3 y 4 para formar AAL3/4.
• Finalmente, se definió el protocolo AAL5 específicamente para la
comunicación entre computadoras.


ATM
Conmutador ATM • En la figura se muestra un
Puertos 155 Mb/s en cobre (UTP-5) Puertos 155 Mb/s en fibra
conmutador ATM típico.
• En este ejemplo en concreto el
conmutador dispone de 12 puertos
Puerto 622 Mb/s en fibra de 155 Mb/s (OC-3c) de los que:
– cuatro utilizan interfaz en cable
de cobre UTP Cat. 5 (conector
RJ-45)
– los 8 restantes utilizan puertos
OC-3c en fibra óptica (conector
SC/SC).
• Además hay un puerto OC-12c de
622 Mb/s.
• La capacidad total agregada del
Universidad de Valencia Redes 4-26 Rogelio Montañ
conmutador es pues de 2488,32
Mb/s.


ATM
Conmutador ATM Además de los puertos de
conmutación ATM el conmutador
Puertos 155 Mb/s en cobre (UTP-5) Puertos 155 Mb/s en fibra
dispone de dos puertos especiales.
Uno de ellos es la consola, que en
Puerto 622 Mb/s en fibra este caso está identificada como
‘TERMINAL’ . Se trata de una interfaz
RS-232 que se utiliza para la
configuración inicial del equipo.
El otro puerto es un Ethernet
10BASE-T (también con conector RJ-
45) que se utiliza para permitir la
configuración remota del conmutador
cuando aún no está configurada la
parte ATM.

Universidad de Valencia Redes 4-26 Rogelio Montañana


ATM
Funcionamiento de un conmutador ATM
Entrada Salida 45
Port VPI/VCI Port VPI/VCI
2
1 29 2 45 29 64
2 45 1 29
1
1 64 3 29
3
3 29 1 64
29
• El conmutador dirige las celdas según el VPI/VCI y el puerto de entrada.
• Los VPI/VCI se fijan al crear el VC. Si son PVCs los fija el operador al
configurarlos. Si son SVCs los elije el conmutador (normalmente usando números en
orden creciente)
• En general los VPI/VCI de un circuito cambian en cada salto de la celda en la red
• Los VPI/VCI han de ser únicos para cada puerto (pueden reutilizarse en puertos
diferentes).
• Se pueden conmutar grupos de VCI en bloque conmutando por VPI
IT526M Redes Digitalesde ValenciaIntegrados
Universidad de Servicios Rogelio Montañana

ATM
Viaje de dos celdas por una red ATM
• En esta figura se muestra un
Entrada Salida
‘viaje imaginario’ de dos celdas Port VPI/VCI Port VPI/VCI Entrada Salida
por una red ATM en la que se 1 29 3 45 Port VPI/VCI Port VPI/VCI
2 30 4 15
han constituido a su vez dos 3 45 1 29
2 15 3 14

circuitos, el verde que une el A 29 3 14 2 15
4 15 2 30
host A y el C, y el azul que 1
15
conecta el host B con el D. X
4 2
Y C
45
• Cada celda corresponde a un 2 3 3
14
B 30
circuito diferente y viene 1
16
3
2
43
identificada en todo momento por Z 2 1 W Entrada Salida
su color correspondiente. Entrada Salida 4
Port VPI/VCI Port VPI/VCI 1 16 2 43
1 45 2 16 10 2 43 1 16
2 16 1 45 3 14 4 10
D
4 10 3 14

Cada entrada en las tablas de los conmutadores es un VC; si la crea el operador
es un PVC, si las crea un protocolo de señalización es un SVC


ATM
Viaje de dos celdas
Entrada Salida
por una red ATM Port VPI/VCI Port VPI/VCI Entrada Salida
1 29 3 45 Port VPI/VCI Port VPI/VCI
2 30 4 15 2 15 3 14
• El circuito verde sigue la 3 45 1 29
A 29 3 14 2 15
ruta A-X-Z-W-C y toma los 4 15 2 30
valores de VPI/VCI 29, 45, 1
4
15 2
16 y 43. Por su parte el X Y C
circuito azul sigue la ruta 2 3
45 3
14
B-X-Y-W-D y toma los B 30 1 3 43
valores de VPI/VCI 30, 15, 16 2
Z W Entrada Salida
14 y 10. Entrada Salida
2 1
4
Port VPI/VCI Port VPI/VCI 1 16 2 43
Obsérvese que los circuitos 1 45 2 16 10 2 43 1 16
se encuentran definidos en 2 16 1 45
D 3 14 4 10
ambos sentidos, por lo que 4 10 3 14
son full dúplex.


ATM
Viaje de dos celdas por una red ATM
• Como puede verse en este ejemplo, no
Entrada Salida solo el valor de VPI/VCI puede cambiar a
Port VPI/VCI Port VPI/VCI Entrada Salida
1 29 3 45 Port VPI/VCI Port VPI/VCI
lo largo de una conexión sino que
2 30 4 15 2 15 3 14 además no tiene por que haber ninguna
A 3 45 1 29 3 14 2 15
29
4 15 2 30 correspondencia ni conocimiento mutuo
1
15
entre los valores de VPI/VCI utilizados
4 2
X Y C por los dos hosts que establecen el
45
2 3 3
14 circuito.
B 30 1 3 43
16 2 • Cuando se establecen PVC el operador
Z W Entrada Salida
Entrada Salida
2 1
4
Port VPI/VCI Port VPI/VCI que lo configura elige un valor de
1 45 2 16 10
1
2
16
43
2
1
43
16
VPI/VCI libre para cada tramo de
2 16 1 45
D 3 14 4 10 acuerdo con sus preferencias o con los
4 10 3 14
criterios establecidos.
• En el caso de SVC normalmente el
protocolo de señalización elige para
cada tramo el siguiente valor libre en
orden creciente.

ATM
Conmutación de VPs y VCs • El uso de dos campos diferentes en la
VC Switch
conmutación de celdas (VPI y VCI) permite
establecer niveles jerárquicos, simplificando
en ocasiones las switching tables.
VP Switch VPI 1 VPI 3 VPI 2 Port 2 • Por ejemplo si se han de conmutar un
VCI 4
VPI 2 grupo de circuitos que tienen un mismo VPI
Port 1
VCI 3
se puede cambiar éste manteniendo
VCI 1
VCI 2
VPI 1 VPI 3 constante el campo VCI; de este modo todo
el grupo vendrá identificado por una sola
VCI 1
VCI 1
VPI 4 VPI 5
entrada en las switching tables.
VCI 2
VCI 2 • Podemos considerar esta conmutación de
Port 3
‘grano grueso’ como un conmutador por
Virtual Path.
• Cuando el conmutador desciende a
modificar no solo el valor del VPI sino
también el del VCI decimos que se trata de
un conmutador por Virtual Circuit.

ATM
Arquitectura de una red ADSL
• En esta figura se muestra un
192.76.100.7/25
VPI 8, VCI 32, PCR 2000/300 Kb/s
ejemplo de cómo se establecen los
VPI 8, VCI 32, PCR 512/128 Kb/s
circuitos ATM en una red ADSL.
192.76.100.1/25
• En primer lugar los usuarios
192.76.100.12/25
conectarían sus ordenadores al
router ADSL, normalmente mediante
Red ATM
Red una conexión Ethernet 10BASE-T.
telefónica
192.76.100.15/25 • El router ADSL se conecta mediante
Internet el par telefónico con la central
VPI 8, VCI 32, PCR 256/128 Kb/s
telefónica, donde se encuentra un
Router ADSL
conmutador ATM.
Ethernet 10BASE-T • El circuito virtual DSLAM se conecta
Bucle de abonado (conexión ADSL)
Enlace ATM OC-3 (155 Mb/s)
mediante la red ATM del operador
Circuito permanente ATM
con un router, que es el que le dará
salida a Internet.


ATM
Arquitectura de una red ADSL
192.76.100.7/25
VPI 8, VCI 32, PCR 2000/300 Kb/s • Cuando el usuario contrata el servicio
VPI 8, VCI 32, PCR 512/128 Kb/s
192.76.100.1/25 ADSL con un operador éste
constituye un circuito virtual
192.76.100.12/25
permanente (PVC) entre su router y
Red ATM
el router de salida a Internet.
Red
telefónica • Obsérvese que el operador con el
192.76.100.15/25
Internet
que se contrata el servicio ADSL que
VPI 8, VCI 32, PCR 256/128 Kb/s
da la salida a Internet puede no ser el
mismo que gestiona el bucle de
Router ADSL abonado, puesto que la red ATM
Ethernet 10BASE-T
permite establecer el PVC a través de
Enlace ATM OC-3 (155 Mb/s)
distancias arbitrariamente grandes.


ATM
Arquitectura de una red ADSL • Una vez constituidos los PVC ya es
192.76.100.7/25
posible asociar direcciones IP a cada
VPI 8, VCI 32, PCR 2000/300 Kb/s dispositivo. Normalmente se constituye
VPI 8, VCI 32, PCR 512/128 Kb/s
192.76.100.1/25 una subred formada por cada interfaz del
router y el conjunto de usuarios que
192.76.100.12/25
dependen de él (en el ejemplo de la figura
Red ATM
la subred es la 192.76.100.0/25). Esta es
Red
telefónica
una organización habitual en redes NBMA
192.76.100.15/25 (Non-Broadcast Multiple Access) como
Internet
ATM, Frame Relay o RDSI.
VPI 8, VCI 32, PCR 256/128 Kb/s

• Normalmente la interfaz ADSL del router
Router ADSL
del usuario recibe la dirección pública que
Ethernet 10BASE-T
se le asigna a éste, siendo necesario
Enlace ATM OC-3 (155 Mb/s) establecer un NAT (Network Address
Translation) en el router si se quiere que
varios ordenadores puedan conectar al
exterior con esta única dirección.


ATM
Categorías de Servicio ATM
Contrato
oro

Contrato
plata

Red ATM
Contrato
• Parámetros de tráfico
PCR/CDVT
SCR/BT
MCR

• Calidad de Servicio
Max. CTD
Peak to Peak CDV
CLR


ATM
Servicio CBR (constant Bit Rate)

Capacidad
reservada Capacidad
no aprovechable del enlace

CBR2 •
•
•
CBR2
•
CBR1 • CBR1
•

• CBR utiliza caudal fijo. Para cada VC se reserva un
caudal determinado de forma estática, se use o no se use
• La mayoría de las aplicaciones no generan un caudal
completamente constante; con CBR hay que reservar el
máximo que se quiera utilizar, por lo que se desperdicia
mucha capacidad del enlace.


ATM
Servicio VBR (Variable Bit rate)

Capacidad no Capacidad
aprovechada del enlace

VBR •
•
•
VBR
•
CBR • CBR
•

• VBR permite un caudal variable (a ráfagas) con lo que
mejora el aprovechamiento del enlace respecto a CBR.
• Dos variantes: VBR-rt (real time) y VBR-nrt (no real time)
• El usuario recibe garantías de QoS (especialmente en VBR-
rt) por lo que la capacidad se reserva. Pero si no la emplea
queda libre para que la utilicen otros servicios menos
exigentes.

ATM

Servicio UBR (Unespecified Bit rate)
Capacidad excedente Capacidad
utilizada por UBR del enlace

VBR UBR
CBR VBR
UBR CBR

Celdas descartadas en caso de congestión

• UBR intenta ‘aprovechar las migajas’ que deja VBR (CBR no deja
migajas pues la reserva es total)
• No garantiza caudal mínimo ni tasa máxima de celdas perdidas
• No devuelve información sobre la congestión de la red
• Algunas aplicaciones soportan mal la pérdida de celdas

ATM
Servicio ABR (Available Bit rate)

Tráfico ABR elástico Capacidad
del enlace
con garantías
VBR ABR
CBR VBR
ABR CBR
(PCR, MCR, CLR)

La realimentación de la red evita la
congestión y la pérdida de celdas

ABR rellena los huecos de VBR de forma flexible como UBR, pero:
• Ofrece un caudal mínimo garantizado MCR (Minimum Cell Rate)
• La tasa de pérdidas se mantiene baja gracias a la realimentación sobre el
grado de congestión en la red
• Las aplicaciones funcionan mejor al reducirse la pérdida de celdas

ATM

Categorías de Servicio ATM Comparación

Categoría Características
CBR Simula línea punto a punto. Reserva estricta de capacidad.
Caudal constante con mínima tolerancia a ráfagas.
VBR-rt Asegura un caudal medio y un retardo. Permite ráfagas.
Utiliza dos pozales agujereados.
VBR-nrt Asegura un caudal medio pero no retardo. Permite ráfagas.
Utiliza pozal agujereado.
ABR Asegura un caudal mínimo, permite usar capacidad sobrante
de la red. Incorpora control de congestión
UBR No asegura nada. Usa caudal sobrante.


ATM
Categorías de Servicio ATM

Contrato
oro

Contrato
plata

Red ATM
Contrato
• Parámetros de tráfico
PCR/CDVT
SCR/BT
MCR

• Calidad de Servicio
Max. CTD
Peak to Peak CDV
CLR


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