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TP312 - Redes Frame Relay e ATM
Prof. Carlos Roberto dos Santos
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• Introdução• Redes Frame-Relay
– Características;– Quadro Frame-Relay;– Operação do DLCI;– Circuitos Frame-
Relay;– Controle de
Congestionamento;– Aplicações
Conteúdo• Redes ATM
– Redes Atuais;– Redes Modernas;– Padronização/Histórico;– Definições Básicas;– Modelo de Referência em
Camadas para o ATM;• Camada Física;• Camada ATM;• Camada de Adaptação;
– Sinalização;– Controle de Tráfego e
Congestionamento;– Voz sobre ATM
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• Prova para casa;• Entrega Individual;• Prazo de 15 dias
(entrega dia 22/05 aula do prof. Edson);
• Não haverá substitutiva/segunda chamada;
• A Nota Final (NF) obtida irá gerar um Conceito de acordo com a seguinte tabela:– Se NF ≥ 85; A;– Se 70 ≤ NF < 85; B;– Se 50 ≤ NF < 70; C;– Se NF ≤ 50; D
Critérios de Avaliação
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INTRODUÇÃO
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• X25• Frame Relay• ATM• MPLS• IP
Introdução - Tipos de Redes
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rIntrodução - Arquitetura
SatéliteCoaxialSTPW.L.UTPF.O.Física
ATMFrame RelayPPPToken
BusToken RingEthernetEnlace
IPRede
UDPTCPTransporte
DNSSNMPTFTPHTTPFTPTelnetAplicação
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FRAME RELAY
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DEFINIÇÃO (FRAME RELAY FORUM)
• Frame relay is a high-speed communications technology that is used in hundreds of networks throughout the world to connect LAN, Internet and even voice applications.
• Simply put, frame relay is a way of sending information over a wide area network (WAN) that divides the information into frames or packets. Each frame has an address that the network uses to determine the destination of the frame. The frames travel through a series of switches within the frame relay network and arrive at their destination.
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• Projetada no final da década de 80.• Disseminada na década de 90.• Evolução da rede X.25 atendendo a evolução dos meios de
transmissão e dos computadores.• Opera com circuito virtual.• No protocolo Frame Relay uma série de funções, que
existiam nos protocolos anteriores (ex.: X.25), são minimizadas ou eliminadas.
• A Rede Frame Relay é concebida para eliminar e/ou combinar muitas operações residentes nas camadas 2 e 3 de um modelo de 7 camadas convencional. Esta abordagem resulta em aumento de vazão e diminuição de atraso (se comparado com X25)
• Vem perdendo terreno para as redes IP, ATM, MPLS.
Frame Relay - Características
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Comutação por Circuito
Comutação por Pacotes
Frame Relay
Multiplexação de slots de tempo
SIM NÃO NÃO
Multiplexação estatística
NÃO SIM SIM
Compartilhamento de porta
NÃO SIM SIM
Alta velocidade por R$
SIM NÃO SIM
Atraso MUITO BAIXO ALTO BAIXO
Frame Relay - Características
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ATM X Frame-Relay• ATM e Frame-Relay
– Comunicação Orientada a Conexão• Connecion-Oriented
• Ambas as tecnologias permitem dividir a banda de um enlace físico através de circuitos virtuais.
• ATM:– VPI e VCI
• FRAME RELAY– DLCI
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Rede Frame Relay
FRAD
HOST PADH
UB
HUB
switch
switch
switch
switch
roteador
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Rede Frame Relay
Dispositivos de rede(switches)
Bridge
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FRAD: Frame Relay Access Device• Dispositivo responsável pela integração do frame relay
com o protocolo da camada 3, como o IP, por exemplo.• Na transmissão o FRAD:
– Formata as informações na forma de quadros frame relay antes de enviá-los para o switch
• Na recepção o FRAD:– Retira os dados dos quadros recebidos do switch e entrega para o
dispositivo do usuário em seu formato original.• O FRAD pode ser implementado:
– Como um dispositivo standalone ou embutido num roteador, switch, multiplexador ou dispositivo similar.
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Estrutura do Quadro Frame Relay
Quadro Frame-Relay
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rQuadro Frame-Relay
1 2 a 4 n 2 1bytes
Flag Endereço Informação FCS Flag
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1 2 a 4 n 2 1bytes
8 7 6 5 4 3 2 1
Flag Endereço Informação FCS Flag
0 01 1 1 1 1 1
Quadro Frame-Relay
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1 2 n 2 1bytes
8 7 6 5 4 3 2 1
(mais significativo)
Flag Endereço Informação FCS Flag
C/RDLCI EA
DE EA(menos significativo)DLCI
FEC
N BE
CN
Quadro Frame-Relay
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8 7 6 5 4 3 2 1
(mais significativo)
Flag Endereço Informação FCS Flag
C/RDLCI EA
DE EADLCI
FEC
N BE
CN
D/C EA(menos significativo)DLCI ou controle
Quadro Frame-Relay
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(mais significativo)
Flag Endereço Informação FCS Flag
C/RDLCI EA
DE EADLCI
FEC
N BE
CN
EADLCI
D/C EA(menos significativo)DLCI ou controle
Quadro Frame-Relay
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n ... 4 3 2 1
Flag Endereço Informação FCS Flag
DADOS COM INSERÇÃO DE BITS
Quadro Frame-Relay
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16 15 ... 3 2 1
Flag Endereço Informação FCS Flag
P(x) = x16 + x12 + x5 + x0
Quadro Frame-Relay
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Flag Endereço Informação FCS Flag
8 7 6 5 4 3 2 1
0 01 1 1 1 1 1
Quadro Frame-Relay
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• DLCI: Data Link Connection Identifier– Número de 10 bits– DLCI indica a porta em que a rede de destino está
conectada.• Normalmente o termo “porta” refere-se a porta
física de um roteador. • Todavia, as redes frame-relay podem ser
implementadas também em switches ou bridges.
Quadro Frame-Relay
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Circuitos Frame-RelayTabelas de roteamentoMapeiam os
indicadores DLCI de um switch para
outro
Os DLCI tem apenas significado local. O DLCI no destino pode ser
diferente da origem
Operação do DLCI (exemplo)
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Operação do DLCI (exemplo)
• Roteador 1 envia tráfego para três LANs conectadas aos roteadores 2, 3 e 4.
• O tráfego consiste de três quadros com os seguintes destinos:– DLCI 100: roteador 2– DLCI 101: roteador 4– DLCI 102: roteador 3
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Operação do DLCI (exemplo)
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Princípios do Frame-Relay• PRINCÍPIOS
– Não aloca banda dos circuitos até que os dados sejam realmente enviados pelo meio físico.
– Se houver algum erro num quadro recebido, então o quadro é descartado.
– Não tenta retransmitir informações.– Não tenta corrigir erros.
• BAIXO DELAY DE PROPAGAÇÃO– Utiliza a banda disponível de maneira eficiente– Não perde tempo na entrega dos quadros.
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Velocidade do Frame-Relay
• O serviço frame-relay é oferecido normalmente como:– Frações de canais T1/E1– Taxas completas de T1/E1
• Alguns vendedores oferecem frame relay até taxas T3:– 45 Mbp.
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Pilha ATM/Frame-Relay• Princípio:
– Concentrar as funções nas camadas físicas e de enlace
PILHA OSI PILHA ATM/FRAME-RELAY
REDE
ENLACE
FÍSICA
Funções eliminadas ou movidas para outras camadas
ENLACE
FÍSICA
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Estratégia de Roteamento Frame-Relay• Princípio:
– Se houver um problema, descarte os dados.• Cada nó da rede frame-relay (switch):
1. Verifica o integridade do quadro através do campo FCS (Frame Check Sequence). Se houver um erro, descarta o quadro.
2. Procura o DLCI do quadro na sua tabela de roteamento interna. Se não encontrar, descarta o quadro.
3. Envia o quadro para o porta do próximo nó frame relay, conforme definido na tabela de roteamento interna.
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Protocolo Frame-Relay
FRAME VÁLIDO ? Testa o campo FCS
SimNão
Discarta
DLCI conhecido ?
Discarta
Envia Frame para Camada 3
CAMADA 1CAMADA 1
CAMADA 2CAMADA 2
CAMADA 3CAMADA 3
SimNão
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Circuitos Frame Relay• Frame Relay trabalho com Circuitos Virtuais (VC).
– Um VC é um caminho bidirecional entre dois pontos, construído por software, que simula uma linha física.
• Os circuitos virtuais podem ser de dois tipos:– PVC: Permanent Virtual Circuits
• Caminhos fixos configurados pelo operador do sistema.
– SVC: Switched Virtual Circuits• Caminhos criados automaticamente por um
protocolo de sinalização (Q.933).
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PVC: Permanent Virtual Circuits• Caminhos fixos configurados pelo operador do
sistema.• Os caminhos são definidos pelos pontos de origem e
destino.• O trajeto exato pode variar de tempos em tempos se
for adotada uma estratégia de re-roteamento automático.
• A definição dos caminhos é feita através de uma análise global do tráfego e da banda disponível na rede.
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SVC: Switched Virtual Circuits
• Caminhos criados automaticamente por um protocolo de sinalização (Q.933).
• Os SVC são criados dinamicamente, baseados na requisição feitas por vários usuários.
• A rede se encarrega de avaliar o uso de banda gerado por cada usuário e cobrar de acordo.
• A implementação de SVC é mais complexa que PVC, e não foi suportada na primeira geração de equipamentos frame-relay.
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Congestionamento• O congestionamento numa rede frame-relay pode
acontecer por duas razões:1. Receiver Congestion:
• Um nó recebe mais quadros do que pode processar.2. Line Congestion:
• Um nó precisa enviar mais quadros para uma dada linha numa velocidade superior ao que a linha permite.
• Em ambos os casos os nós descartam os quadros por “estouro de buffer”.
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Congestionamento
Nó Frame-Relay
Nó Frame-Relay
Nó Frame-Relay
BUFFERRECEPÇÃO
BUFFERTRANSMISSÃO
Os quadros que chegam quando o buffer de recepção
está cheio são descartados.
Os quadros que precisam ser
enviados quando o buffer de transmissão
está cheio são descartados.
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Sinalização no Frame-Relay
• A sinalização no Frame-Relay define três mecanismos principais:
1. Mecanismos de controle de congestionamento.
2. Controle de estado dos circuitos permanentes (PVC).
3. Sinalização para criação de circuitos comutados (SVC).
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Controle de Congestionamento• Implementação opcional no Frame-Relay• Necessidade do controle de congestionamento:
1. Quando ocorre descarte de quadros devido ao congestionamento, os computadores poderão retransmitir os dados perdidos.
2. A retransmissão aumentará o congestionamento da rede.
3. A rede entra num estado de redução de “througput real”, pois parte significativa do tráfego que circula na rede é retransmissão.
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Controle de Congestionamento• A) Fase em que deve
ser iniciado o controle de congestionamento
• B) Nesta fase a rede não pode mais garantir a banda dos circuitos virtuais.
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Controle de Congestionamento
• Mecanismos associados ao controle de congestionamento:
–Explicit Congestion Notification – Implicit Congestion Notification–Discard Eligibility
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Explicit Congestion Notification• Utiliza os bits:
– FECN (Forward Explicit Congestion Notification)– BECN (Backward Explicit Congestion Notification)
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Controle de Congestionamento
• Suponha que o nó B está entrando em congestionamento:1. O nó B determina que está entrando em congestionamento
• seu buffer está ficando cheio.2. O nó B informa ao nó C que está entrando em
congestionamento • setando o bit FECN dos quadros que são enviados na direção de C.
3. O nó B informa ao nó A que está entrando em congestionamento • setando o bit BECN dos quadros que são enviados na direção de
A.– O bits FECN e BECN são setados nos quadros de todas as
DLCI’s que estão passando pelo nó saturado.
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Implicit Congestion Notification• Ao receber as mensagens FECN e BECN:
– Todos os dispositivos de rede deverão reduzir a geração de informações para evitar o congestionamento.
– Os equipamentos terminais deverão reduzir a geração de tráfego para evitar congestionamento na rede local.
• Os equipamentos terminais que não falam Frame-Relay diretamente, reduzem seu tráfego por um controle de congestionamento implícito, implementado por protocolos de alto nível, como o TCP.
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Implicit Congestion Notification• No TCP os computadores podem transmitir apenas uma quantidade limitada de dados
sem receber confirmação. Quando a confirmação não é recebida, o emissor assume que o buffer do receptor está cheio e reduz a velocidade de transmissão.
REDE FRAME-RELAY
LAN
JANELA TCP
Buffer disponívelACK bytes recebidos
Buffer disponível
ACK bytes recebidos
JANELA TCP
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Controle de Congestionamento• Se os terminais dos usuários não reduzirem o tráfego gerado durante o
período de congestionamento:– Seus quadros deverão ser DESCARTADOS.
• PROBLEMA:– Uma estratégia de descarte randômica não é adequada pois pode levar a
retransmissão de muitos dados.
SEGMENTO TCP
A PARA B
SEGMENTO TCP
C PARA D
SEGMENTO TCP
E PARA F
A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3
descarte descarte descarte
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CIR - Committed Information Rate
• Para determinar quais quadros devem ser descartados utiliza-se o CIR (Committed Information Rate). – O CIR é a informação da capacidade média do circuito
virtual em bits por segundo. – A média é calculada num intervalo mínimo Tc.
• Quando um usuário contrata um canal junto a um provedor de serviço frame relay, ele especifica um CIR dependendo da capacidade de rede que ele estima precisar.
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CIR - Committed Information Ratebits/s
tempo
CIR = média no intervalo Tc
CIR
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Discard Eligibility• No cabeçalho dos quadros frame relay existe um bit denominado
Discard Eligibility (DE). Os quadros com DE=1 serão os primeiros a serem descartados em caso de congestionamento.
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Discard Eligibility• Quando a taxa de bits transmitida por uma rede superar o seu CIR
contratado, o próprio roteador da rede do usuário ou o switch da rede frame relay devem setar DE=1.
LAN
Seta DE=1 quando o controle é feito
pela rede do usuário.
Seta DE=1, se o controle é feito pela rede do
provedor.
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Discard Eligibility
bits/s
tempo
CIRDE=1
DE=0
• Os quadros com DE = 1 são os primeiros a serem descartados. • Se o descarte dos quadros com DE=1 não for suficiente, os quadros
com DE=0 são descartados indiscriminadamente.
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Interconexão de Redes LAN• Abordagem tradicional
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Interconexão de Redes LAN• Abordagem Frame-Relay
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Voz e Dados sobre Frame Relay
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rTCP/IP sobre Frame Relay
• O Frame Relay foi projetado para transportar protocolos de camada superior
• É um suplemento ideal para o TCP/IP
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Referência bibliográficas
• Livro Básico– Emerging Communications Technologies (second edition) -
Uyless Black - Prentice Hall, 1997.• Outras Referências
– Frame Relay: redes, protocolos & serviços - Antonio José Figueiredo Enne - Axcel Books, 1998.
– The Basic Guide to Frame Relay Networking – www.frforum.com
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ATM
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rNunca Subestime
“I think there’s a world market for maybe 5 computers”Thomas Watson, IBM chairman, 1943
“Computers in the future will weigh no more than 1.5 tons”Prediction in Popular Mechanics, 1949
“There is no reason why anyone would want to have a computer in their home”Ken Olson, DEC chairman, 1977
“640K (RAM) ought to be enough for anybody”Bill Gates Microsoft chairman, 1981
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• Redes de telefonia tradicional (PSTN)• Redes de comutação de pacotes• Redes de TV
– Broadcast– Cabo– Satélite
• Redes privadas– Voz (PABX)– Dados (LAN Ethernet)
Redes de Telecomunicações Atuais
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• Redes específicas– Cada rede transporta um tráfego específico.
• Pouco flexíveis– Redes especializadas tem grande dificuldade de se
adaptarem à novos serviços.• Ineficientes
– Recursos disponíveis em uma rede não podem ser utilizados em outra rede.
Desvantagens
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• Flexibilidade– Capacidade de se adaptar às mudanças tecnológicas.
• Eficiência na utilização dos recursos disponíveis– Todos os recursos disponíveis podem ser
compartilhados à todos os serviços.• Mais baratas
– Desde que uma única rede tem que ser projetada, implementada e mantida o custo total tende a ser menor.
Redes Modernas
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• Evolução Tecnológica– Tecnologia de Semicondutores– Tecnologia Óptica
• Evolução do Conceito de Sistemas
Facilitadores
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CBR - Constant Bit Rate
Requisitos de Desempenho - Natureza do Tráfego
Burst - Tráfego em rajadas
VBR - Variable Bit Rate
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• Taxa média (perda de qualidade)
Alocação de Banda
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• Taxa de pico (ineficiência)
Alocação de Banda
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• DETERMINA A POSSIBILIDADE DA REDE TRANSPORTAR A INFORMAÇÃO LIVRE DE ERRO => O NÚMERO DE ERROS PONTO A PONTO INTRODUZIDO PELA REDE É ACEITÁVEL PARA O SERVIÇO.
Transparência Semântica
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r • Packet Error Rate: PER = No pacotes errados / No pacotes enviados
• Packet Loss Rate: PLR = No pacotes perdidos / No pacotes enviados
• Packet Inserted Rate: PIR = No pacotes inseridos / No pacotes enviados
Transparência Semântica
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• DETERMINA A CAPACIDADE DA REDE TRANSPORTAR A INFORMAÇÃO DA FONTE ATÉ O DESTINO EM UM TEMPO MENOR POSSÍVEL, ACEITÁVEL PARA O SERVIÇO;
• PODE SER DEFINIDA COMO A AUSÊNCIA DE ATRASO E DE JITTER NA REDE.
Transparência Temporal
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rParâmetros para Alguns Serviços
1000 ms10-310-310-5Controle de processo
1000 ms10-710-710-5Áudio Hifi
1000 ms10-810-810-6Vídeo
1000 ms10-610-610-7Transmissão de dados
25/500 ms10-310-310-7Telefonia
AtrasoPIRPLRBERServiço
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r • RDSI = Rede Digital de Serviços Integrados - Faixa Estreita
• Uso de infra-estruturas de rede separadas• Integração somente nas interfaces• Baixas taxas de transmissão(Faixa Estreita).
RDSI - FE
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r • Rede Digital de Serviços Integrados - Faixa Larga• Altas taxas de transmissão(inicialmente 150 e 600 Mbps)• Tanto o acesso como a transmissão na rede são integrados
(Rede ATM)
RDSI - FL
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r • Requisito multimídia• Qualidade de serviço• Temporização• Sincronização• Aspectos de sinalização
Requisitos a serem satisfeitos
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• A emergente demanda por serviços faixa larga• A disponibilidade de tecnologias de alta velocidade de
transmissão, chaveamento e processamento de sinais• A capacidade de melhor processamento de imagens e
dados
Fatores para o Desenvolvimento
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• Assinantes Residenciais– Vídeo telefonia, CATV, TV on-demand, HDTV, Vídeo
Shoping, Educação à distância, etc.
• Assinantes Comerciais– Vídeo telefonia, Interconexão de LANs, Telemedicina,
Controle visual de processos, etc.
Necessidades de Mercado
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rLargura de Banda
Frame Relay – 2Mbits/s
ATM – 155 Mbits/s
1GB67 min.
52 seg.
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• ITU-T (antigo CCITT)• Fórum ATM
• 1983 – Publicação dos primeiros artigos sobre o ATM• 1987 - ITU-T escolhe o ATM para RDSI - FL• 1990 - ITU-T lança 13 recomendações• 1992 – Instalação da primeira LAN ATM• 1993 – Instalação da primeira WAN ATM
Padronização/Breve Histórico
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rATM: Definição
• ATM (Asynchronous Transfer Mode ou Modo de Transferência Assíncrono).– Modo de Transferência é o termo usado pelo ITU-T
para descrever a tecnologia que cobre os aspectos de transmissão, multiplexação e comutação.
– O Modo de Transferência Assíncrono é uma tecnologia que utiliza pequenos pacotes de tamanho fixo, chamados de células, para transmitir, multiplexar e comutar tráfegos de voz, vídeo, imagens e dados sobre uma mesma rede de alta velocidade.
– O ATM é uma tecnologia de comutação de pacotes baseada em circuitos virtuais.
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rPrincipais Características
• Utiliza pequenos pacotes de tamanho fixo (53 bytes), chamados de células, para transportar voz, dados e vídeo sobre uma mesma rede de alta velocidade.
• A funcionalidade do cabeçalho (5 bytes) das células ATM é mínimo.
• O campo de informações das células ATM é relativamente pequeno (48 bytes).– Este valor otimiza os fatores conflitantes:
• Atraso na rede.• Eficiência de transmissão.• Complexidade de implementação.
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rATM - Definições básicas
• Um canal não é identificado pela posição fixa de seus slots em uma estrutura recorrente no tempo.– Tira proveito da ATDM (Asynchronous Time
Division Multiplexer) alocando, dinamicamente, partes da banda passante de acordo com a demanda dos serviços.
– Um canal ATM passa a ser identificado por um rótulo que representa a conexão lógica estabelecida para o transporte de segmentos de informação de um mesmo serviço.
– A taxa de transmissão de um serviço passa a ser determinada pelo número de células no tempo.
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rATM – Definições Básicas
voz
dados
vídeo Frame (125 s)
Time Slot 8 bitsSTM
MUX
voz
dados
vídeo Frame (125 s)
ATM CÉLULA (53 bytes)
MUX
• Multiplexação Assíncrona X Síncrona
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rATM - Definições básicas
Efeitos do Tráfego - ATM x STM• STM (Synchronous Transfer Mode).
– Banda disponível ao usuário FIXA.– Excesso de tráfego oferecido causa BLOQUEIO.– Depois da conexão estabelecida a QoS permanece constante.
• ATM (Asynchronous Transfer Mode).– Banda disponível sob demanda.– Sensibilidade da QoS em relação ao perfil de tráfego.– Ganho estatístico no dimensionamento da rede.– Necessidade de um Contrato de Tráfego e de sua Supervisão.
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rATM - Definições básicas
• Segmentação e Montagem das Células
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Taxa
Tempo
Taxa
Tempo
Taxa
Tempo
Taxa
Tempo
CBR Canal virtual
com taxa de bit constante
(baixa)
CBR Canal virtual
com taxa de bit constante
(alta)
VBR Canal Virtual com taxa de bit varável
ABR Canal virtual com
taxa de bit em rajada (Avaiable Bit Rate)
Nível ATM multiplexação e
rede de transporte
Nível Físico STM
Sinchronous Transfer Mode (SDH/SONET)
Nível AAL segmentação e
remontagem
MUX
Célula ATM
Diferentes serviços convergem para conexões virtuais distintas em um mesmo meio físico
Conceito do ATM
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rATM - Definições básicas
REDEATM
DADOS VOZVÍDEO DADOS
VOZ
VÍDEO
A Rede ATM transporta blocos de informação (células) com baixo delaye alta velocidadeDispositivos terminais convertem tráfego original para/de células
A VISÃO ATM
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rATM - Definições básicas
• Não existe proteção contra erros ou controle de tráfego na rede.– A não proteção de erros é permitida uma vez que os enlaces são de
alta qualidade.– A perda de pacotes devido à overflow dos buffers, problema típico
para a rede ATM, é minimizada à valores aceitáveis da ordem de 10-8 a 10-12, através da adequada alocação de recursos e dimensionamento dos buffers.
• ATM opera no modo orientado à conexão.– Antes da transferência da informação de um terminal para o destino, é
realizada a fase de estabelecimento de conexão virtual (lógica), verificando se a disponibilidade recursos da rede é adequada para a necessidade, caso contrário, a sessão é descartada e não se inicia.
– Este modo orientado à conexão permite à rede garantir em todas as transmissões uma minimização da PLR.
– Com o encerramento da transmissão os recursos são colocados em disponibilidade para outras conexões.
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rATM - Definições básicas
• A funcionalidade do cabeçalho é reduzida.
– Permite um rápido processamento na rede devido a um número limitado de funções, causando um atraso de processamento e atraso de filas pequeno.
– Principal função é identificar a conexão virtualPrincipal função é identificar a conexão virtual, por um identificador selecionado na fase de estabelecimento de conexão, e garantir o correto roteamento do pacote.
– Permite a multiplexagem de diversas conexões virtuais em um mesmo enlace: células com diferentes identificadores.
– Erros no cabeçalho causarão roteamento indevido e conseqüentemente perda de pacotes. Desta forma, um bit errado no cabeçalho ocasionará n bits errados ( n igual ao tamanho do pacote): Duplicação do erro, onde Duplicação do erro, onde pode encaminhar a célula para um destino existente, porém errado.pode encaminhar a célula para um destino existente, porém errado.
– Técnicas de detecção e correção de erros, no cabeçalho, são implementadas para reduzir o efeito de multiplicação de erros.
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rATM - Definições básicas
• O comprimento do payload é pequeno.– Reduz o tamanho dos buffers e o atraso de filas no
nós de chaveamento, garantindo um atraso total e variação estatística do atraso adequados à implementação de serviços de tempo real.
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rA CÉLULA ATM
PayloadCabeçalho
5 bytes 48 bytes
• pacote pequeno• tamanho fixo - comutação eficiente por hardware• conexão virtual, permite a multiplexação assíncrona
de pacotes• cabeçalho contém informação do circuito virtual• payload pode ser voz, vídeo, dados
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rNomenclatura das Interfaces
UNI
UNI
UNI
NNI
NNI UNI
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r
NNI
NNINNI
NNI
NNI
NNI
NNINNI
NNI
NNI
REDE ATM 1 REDE ATM2
PNNI
UNIUNI
PNNI - PRIVATE NETWORK-NETWORK INTERFACE
Nomenclatura das Interfaces
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rO protocolo ATM – modelo de referência
Plano deControle
Plano deGerenciamento
dos PlanosPlano de
Gerenciamentodas Camadas
Plano doUsuário
CamadasSuperiores
Camada deAdaptação
CamadasSuperiores
Camada deAdaptação
Camada ATM
Camada Física
Camadas Superiores
Camada AAL
Camada ATM
Camada Física
Plano do Usuário: Transporta Informação do UsuárioPlano de Controle: Sinalização, operação e manutençãoGerência de Camadas: Gerência individual de cada uma das camadasGerência de Planos: Gerência individual de cada um dos planos
www.
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rO modelo de protocolos ATM na rede
REDE ATM
ATMPHY
UsuárioAAL
ATMPHY
UsuárioAAL
ATMPHY
ATMPHY
REDE ATM
Célula Célula
Cam
adas
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r
CAMADAS SUB-CAMADAS FUNÇÕES
ConvergênciaSegmentação e Remontagem
CS
SARAAL
ATM
PHYFísica
TC
PM
Controle Genérico de FluxoInserção e remoção de CabeçalhoInterpretação de VPI/VCIMultiplexação e Demultiplexação de Células
Desacoplamento de Taxa de célulasGeração e verificação de HECDelineamento de célulasGeração e Recuperação de frames
Transmissão pelo meio físicoConversão eletro-ótica
O Modelo de Referência do ATM
www.
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rCamada Física - Sub camadas
Camada AAL
Camada ATM
Camada Física
TC -Transmission Convergence
PMD -Physical Medium Dependent
PMD•Transmissão e alinhamento de bits•Codificação, conversão eletro-ótpca-eletroTC•Mapeamento da célula na estrutura de transmissão (PDH, SDH, FDDI, Células)•Delineamento de Células•Fluxo de OAM de transmissão•Geração e verificação de HEC•Adaptação da taxa do usuário (inserção de células vazias (idle))
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r • SDH/SONET• PDH• Interface baseada no FDDI• Baseado em células
Sub Camada PMD – Interfaces Suportadas
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r
Sinal Básico Taxa (Mbps)
Estrutura Interface Órgão
DS-1 (T1) 1,544 PDH UNI ANSIE1 2,048 PDH UNI ETSI
DS-3 (T3) 44,736 PDH UNI ANSIE3 34,368 PDH UNI ETSIE4 139,264 PDH UNI ETSI
SDH STM-1 155,52 SDH UNI/NNI ITU-TSDH STM-4c 622,08 SDH UNI/NNI ITU-TBaseado em
Células155,52 Canal Limpo UNI ITU-T
Baseado em Células
622,08 Canal Limpo UNI ITU-T
Baseado em Células
25,6 Canal Limpo UNI (privativa) IBM
FDDI PMD 100 Código Blocado UNI (privativa) ATM Fórum
Sub Camada PMD – Interfaces Suportadas
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rA Sub Camada TC
• É responsável por oferecer um conjunto de serviços à camada ATM, realizando funções como:– Controle de erros no cabeçalho;– Delineamento de Células;– Desacoplamento da Taxa de transmissão.
MODOCORREÇÃO
MODODETEÇÃO
nenhumerro erro
(célula descartada)
nenhum erro
erro simples(correção)
erro múltiplo(célula descartada)
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r
•Delineamento de Célula
por Célula
This Graphic is the Propertyof Quill Training Services
HEC Correto
HEC Incorreto
Verificaçãopor ByteVeirificação
consecutivosHEC corretos
consecutivosHEC incorretos
HUNT Pre-SYNCH
SYNCH
por CélulaVerificação
A Sub Camada TC
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r
• Inserção de células vazias– Realizada quando não há células válidas a transmitir , para que seja
mantido o sincronismo.– Nas células vazias , o HEC é calculado , permitindo um correto
delineamento das mesmas.– O conteúdo do campo de informação é 01101010 repetido 48 vezes
Byte 1 Byte 3 Byte 4 Byte 5Byte 2
Cabeçalho da célula vazia
00000000 00000000 00000000 00000000 01010010(HEC)
01101010 01101010 01:::::
A Sub Camada TC
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rA camada ATM
Camada AAL
Camada ATM
Camada Física
• Responsável pelas funções– Multiplexação e Demultiplexação
de Células.– Adição e remoção do cabeçalho da
célula (header).– Chaveamento (comutação) e
encaminhamento de célula.– Controle Genérico de Fluxo na
Interface Usuário Rede - UNI IN OUT
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r
Bits
Cabeçalho das Células nas interfaces UNI e NNI
GFC
Payload48 Bytes
8 11º ByteVPI
VCI
VPI VCI
VCI PTI CLP
HEC
Bits
Payload48 Bytes
8 1
VPI
VCI
VPI VCI
VCI PTI CLP
HEC
2º Byte
3º Byte
4º Byte
5º Byte
Célula UNI Célula NNI
UNI – Interface Usuário / Rede NNI – Interface Rede / Rede
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rDefinição dos elementos da célula
GFC – Controle de Fluxo Genérico : controle o fluxo de células na rede.
PT – Tipo de payload – indica se a célula transporta informação de usuário ou de gerência.
CLP – Prioridade de perda da célula: indica o nível de prioridade da célula em caso de necessidade de descarte
HEC – Verificação de Erro de Cabeçalho: utilizado para verificar erro no cabeçalho
Payload – a carga efetiva transportada, que pode ser voz (áudio) , dados ou imagem
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rCampo GFC
• Utilizado para controle de fluxo na UNI.• Modos de operação:
– Controlado : o GFC é utilizado (Apenas ITU-T)– Não controlado : o GFC não é utilizado (ATM-Fórum e
ITU-T)• Modo Controlado:
– Um crédito N é atribuído a cada um dos terminais que acessa uma determinada UNI, em função da banda alocada ao terminal. Este crédito corresponde ao número de células (N) que este terminal pode enviar durante um determinado intervalo de tempo T . A cada T segundos , a UNI envia um reset , restabelecendo o crédito N.
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rCampo GFC
B-TE1
B-TE2
B-TE3
B-NT2
B1
B2
B3UPC
UNI
N=5
N=1
N=3
5 células
1 célula
3 células
Reset
Reset
Reset
Obs.: Reset enviado a cada T segundos .
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rCampo CLP
• Utilizado para indicar o nível de prioridade de descarte da célula em caso de congestionamento:– CLP = 0 - menor prioridade de descarte– CLP = 1 – maior prioridade de descarte
• Pode ser setado pela aplicação ou pelo comutador.
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rCampo de PT
• Identifica qual o tipo de informação que está sendo transportada nos 48 bytes de carga útil :– Os valores de 000 a 011 , indicam que está sendo
transportada informação de usuário– Os valores de 100 a 111 , indicam que está sendo
transportada informação de gerência• Qualquer nó congestionado, assim que recebe uma
célula, pode modificar o seu header de forma a indicar que a mesma passou por nó em congestionamento.
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rCampo de PT
• 000 – Célula de dados do usuário que não passou por nó em congestionamento, AAL indicate = 0
• 001 – Célula de dados do usuário que não passou por nó em congestionamento, AAL indicate = 1
• 010 – Célula de dados do usuário que passou por nó em congestionamento, AAL indicate = 0
• 011 – Célula de dados do usuário que passou por nó em congestionamento, AAL indicate = 1
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r
• Necessários para os comutadores efetuarem a comutação das células.
• Alguns valores são reservados para funções de sinalização e OAM
• Valores reservados– VPI = 0 VCI = 0 a 15 ITU-T– VPI = 0 VCI = 16 a 31 ATM Forum– VPI = 0 VCI = 32 MPLS – VPI = todos VCI = 1 a 5
– Na prática os operadores reservam os VCIs de 0 a 31 de todos os VPIs.
Campos VPI E VCI
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rVirtual Path Identifier - VPI
• Identifica o caminho virtual da célula, no meio de transmissão
• 8 bits na interface Usuário-Rede (UNI) host-switch– Possibilidade de identificar 256 caminhos simultâneos
• 12 bits na interface Rede-Rede (NNI) switch-switch– Possibilita até 4096 caminhos simultâneos
GFC
Payload
VPI
VCIVPI VCI
VCI PTI CLPHEC
Meio Físico de Transmissão“Real”
VPI 42
VPI 36
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rVirtual Channel Identifier - VCI
• Identifica o canal virtual da célula em um determinado caminho virtual
• 16 bits tanto na UNI quanto na NNI– Possibilita até 65536 (216)canais simultâneos por caminho
virtual
GFC
Payload
VPI
VCIVPI VCI
VCI PTI CLPHEC
Meio FísicoVP
VP VC
VCVC
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rConexões e Comutação ATM
VP
VP
VP
VP
VPComutador de VPComutador de VP
Comutador de VC
VC VC VC VC
VCI 1VCI 2
VCI 1VCI 2
VCI 1VCI 2
VCI 4
VCI 3
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r
Com o objetivo de se ter rapidez no processo de comutação, a rede ATM é orientada a conexão, ou seja, é estabelecido um circuito virtual através da rede entre os pontos envolvidos.
Há dois tipos de conexões:
PVC – Permant Virtual Circuit – Circuito Virtual Permanente.
Conexões estabelecidas de forma permanente, por processos de gerência
SVC – Switched Virtual Circuit – Circuito Virtual Comutado;
Conexões estabelecidas sob demanda, através de sinalização.
Conexões e Comutação ATM
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rConexões ATM - SVC
• SVC - Switched Virtual Connection - Conexão Virtual Comutada - Conexões estabelecidas sob demanda, através de sinalização
Sinalização
Sinalização
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rConexões ATM- PVC
• PVC - Permanent Virtual Connection - Conexão Virtual Permanente
Gerênciade Rede
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rConexões e Comutação ATM
• Para a transferência de informação na rede ATM é estabelecida uma conexão lógica chamada Virtual Chanel Connection - VCC.
• Uma VCC é formada pela concatenação de conexões virtuais, estabelecidas nos vários enlaces físicos da rede, denominadas de Virtual Chanel Link - VCL.
NÓ ATMNÓ ATM11 NÓ ATMNÓ ATM
22
NÓ ATMNÓ ATM33
AA
BB
CC
VCCVCC
VCLVCLVCLVCLVCLVCL
NÓ ATMNÓ ATM44
DD
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rConexões e Comutação ATM
• Em cada enlace físico da rede podemos ter diversos VCL de diversas VCC. VCLs de VCCs que serão roteadas por um mesmo caminho formarão um Virtual Path Link - VPL e a concatenação destes uma Virtual Path Connection - VPC.
Meio FísicoVP
VP VC
VCVC
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rConexões ATM
Usuário Final ATM
VCC
Usuário Final ATM
VCL VCL VCL
VPL VPL VPL
VPC
Comutador ATM Comutador ATM
VCC - Virtual Channel Connection VCL - Virtual Channel Link
VPC - Virtual Path Connection VPL - Virtual Path Link
VPLVCL
VCL
VCL
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rConexões e Comutação ATM
VP
VP
VP
VP
VP
Comutador de VPComutador de VP
Comutador de VC
VC VC VC VC
VCI 1VCI 2
VCI 1VCI 2
VCI 1VCI 2
VCI 4
VCI 3
• A utilização de VPC simplifica a arquitetura de comutação e reduz o tempo de processamento e estabelecimento de novas conexões.
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r
ATM
ATM
Canais58, 63, 42, 36
Canais58, 63, 42, 36
Caminho Virtual - Aplicação
ATM
ATM
Múltiplo canais destinados a uma localização comum,podem ser facilmente erapidamente comutados pela rede se elescompartilham um VPIcomum. Neste caso oscomutadores efetuamapenas comutação de VP(VP crossconnect)
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rConexões e Comutação ATM
nó ATM
1
nó ATM
3
A
C
B
VPI=7VCI=1,2,3
VPI=9VCI=3,4
VPI=3VCI=3,4
VPI=7VCI=1,2,3
VPI=7VCI=3,4
VPI=5VCI=1,2,3
VPIin VPIout
79
57
7 3VPIin VPIout
VPIin VPIout
5 7
nó ATM
2
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r
Virtual Path Switch
Virtual Channel Switch
VPI 1
VPI 2
VPI 3
VPI 4
VCI 1
VCI 2
VCI 1
VCI 4
VCI 3
VCI 4
VCI 1
VCI 4
Conexões ATM
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r
• Comutador de alta velocidade.• Comutação por hardware.• Utiliza VPI e VCI para tomar decisões de rotas.• Várias arquiteturas possíveis.
Comutador ATM
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rCampo HEC - Header Erro Check
• O controle de erro na rede ATM é feito apenas no cabeçalho da célula– Suporta correção de erros em um único bit– Suporta detecção de erros em múltiplos bits
• Neste caso a célula é descartada• Na UNI
– Detecção de erro é mandatório– Correção de erro é opcional
• O HEC é gerado/verificado na sub camada TCGFC
Payload
VPI
VCIVPI VCI
VCI PTI CLPHEC
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rCampo HEC - Operação
• O HEC é calculado sobre os quatro primeiros bytes do cabeçalho• Na transmissão, o HEC é calculado :
– HEC = Resto de [ P(X)*X8 / (X8+X2+X+1)] + 01010101
• Na recepção, o HEC é verificado :– S(X) = Resto de P(X)*X8 + (HEC+01010101) / (X8+X2+X+1)– S(X) = 0 - não há erros– S(X) > 0 - ocorreu erro simples ou múltiplos
MODOCORREÇÃO
MODODETECÇÃO
nenhumerro erro
(célula descartada)nenhum erro
erro simples(correção)
erro múltiplo(célula descartada)
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rA Camada de Adaptação - AAL
• É a primeira camada fim-a-fim do protocolo ATM• Responsável pela adaptação do tráfego do usuário em formato de
células, ou seja, mapear a aplicação do usuário na campo payload de 48 bytes da célula
• É dividida em duas sub camadas: TC e SAR
Camada AAL
Camada ATM
Camada Física AAL
REDE ATM
ATMPHY
ATMPHY
ATMPHY
ATMPHY
AALUsuárioUsuário
TC - Transmission Convergence
SAR -Segmentation And Reassembly
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r
• Realiza a adaptação dos dados gerados pelo serviço do usuário ao modo de transporte ATM (que é baseado em células).
• Implementada nos dispositivos de acesso.• Possui duas sub-camadas.
– Sub-camada de convergência(CS).– Sub-camada de segmentação e montagem(SAR).
• Para cada tipo de tráfego e dependendo de suas exigências, existem várias possibilidades de implementação de AAL.
Camada de Adaptação ATM
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rClasses de Serviços ATM
• Classes definidas pelo ITU-T na recomendação I.362
Classe A Classe B Classe C
Constante
Requerida Não Requerida
Variável
Orientado a Conexão Não orientadoa Conexão
Classe D
Temporização entrefonte e destino
Modo de Conexão
Taxa de Bit
AAL 1 AAL 2 AAL 3/4 AAL 3/4
AAL 5
Camada de Adapatação usada
Exemplo Voz VídeoCodificado
Frame RealyX.25
IPDatagrama
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r
• Classes de Serviços – QoS.– CBR (Constant Bit Rate): definido para suportar tráfego com taxa de bit
constante (quantidade fixa de banda) e orientado à conexão (Classe A). Exemplo: emulação de circuito E1.
– VBR – RT (Variable Bit Rate – Real Time): definido para aplicações com taxa de bit variável que requerem limites de atraso e variação de atraso (Classe B). Exemplo: tráfego de voz e video.
– VBR - NRT (Variable Bit Rate – Non Real Time) Definido para suportar tráfego com taxa de bit variável mas não muito sensível ao jitter. Exemplo: interconexão de LANs.
– ABR (Available Bit Rate) Definido para tráfego não sensível ao atraso, ao jitter e a banda disponível. Ele se adapta aos recursos disponíveis.
– UBR (Unspecified Bit Rate) Definido para tráfego de melhor esforço, ou seja, não possui requisitos de qualidade (não garante banda e atraso).
Camada de Adaptação ATM
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r
• Classes de Serviços – QoS.
– GFR – Guaranteed Frame Rate• Provê mecanismo para entrega de quadros.
– Se uma célula de um quadro é perdida, todas a são.– O serviço aceita (ou rejeita) quadros, garantindo uma taxa de
entrega de quadros (e não de células).• Utilizado por aplicações (não tempo real) que não podem
especificar parâmetros de tráfego ATM, e que eram obrigados a utilizar a categoria UBR (sem qualquer garantia de QoS)
Camada de Adaptação ATM
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el.b
r
Classes de Serviços e Tipos de AALs•Mapeamento da aplicação para ATM•Segmentação e remontagem de payload de 48 bytes•Tratamento de erros atrasos
AAL 1 - Acumula bytes em blocos de 48 bytes- Serviços de taxas constantes sensíveis a atraso- Voz, E1, nx64kbps, Emulação de circuitos
AAL 2 - Serviços de tempo real em taxa variável- Serviços sensíveis a atraso- Vídeo e áudio compactados
AAL 3/4 - Mensagens de dados segmentadas em blocos- Transferência de dados sensíveis a erro- Frame Relay, X.25, LAN
AAL 5 - Informações segmentadas em blocos- Transferência de dados sensíveis a erro, com baixo overhead
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el.b
rEstrutura da camada AAL
AAL SAP
ATM SAP
CS
AAL
SAR
Fornece funções adicionaisconforme a necessidade de
serviços específicos
Adiciona cabeçalhos aos quadrosdo usuário e assegura integridade
no nível de quadros
Converte quadros CPCS em Células. Adiciona cabeçalhos
às células para garantir integridade no nível de célula
Subcamada de ConvergênciaEspecífica do Serviço (SSCS)
(pode ser nula)
Parte Comum da Subcamadade Convergência (CPCS)
Subcamada de Quebrae Remontagem
SAP
SAP
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rPrincípio Geral da Adaptação
AALCS
SAR
APLICAÇÃO DO USUÁRIO - CAMADA SUPERIOR
H T H T H T :::
H H
H H H H H
53 Bytes
48 Bytes
A sub camada CS não é requerida por todas as AALs
CS PDUSAR PDU
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rUnidades de dados
• PDU - Protocol Data Unit• SDU - Service Data Unit• SAP - Service Access Point• PCI - Protocol Control Information• CEP - Connection End Point
PCIN+1
NPCI
SAP
PDU
PDUSDU
CEP
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r
• Para dados classe A (E1, DS1, dados de circuitos de voz).• Mecanismo de detecção de células perdidas.• Dados do usuário são segmentados em pacotes de 47
bytes.• Um cabeçalho de 1 byte é adicionado à informação
contendo dois campos: número de seqüência (SN) e proteção do número de seqüência (SNP).
AAL 1
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r • Transporte de tráfego de taxa de bit variável sensível ao atraso, tal como VBR de áudio e vídeo (VBR - RT).
• Recebe vários tráfegos de fontes diferentes e multiplexa tudo junto.
AAL 2
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el.b
r
• Inicialmente eram separadas. Viram que implementavam funções muito parecidas e acabaram agrupando as duas.
• Recomendado para tráfego sensível a perda mas não ao atraso. Tráfego VBR – NRT.
• Serviços modo fluxo e modo mensagem.
AAL 3/4
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r
• Aplicação em fluxos semelhantes ao tratados pela AAL 3/4.• Implementação mais simples. Overhead menor que na AAL
3/4.• Mais difundida.• Recomendada para o tráfego de datagramas IP.• Recebe o fluxo de dados da camada superior e adiciona um
tail (identificador de fim).• Possui um campo de PAD para completar as células que não
estiverem cheias.• Na prática:
– AAL 1 para tráfego CBR.– AAL 5 para tráfegos VBR, UBR e ABR.
AAL 5
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rAAL 1
• CS CONVERGENCE SUBLAYER• SAR SEGMENTATION AND REASSEMBLY• PDU PROTOCOL DATA UNIT• SDU SERVICE DATA UNIT • SAP SERVICE ACCESS POINT
AAL SAP
AAL SDU
InformaçãoHeader
InformaçãoHeader
CS PDU
SAR PDUATM-SAP
ATM PDUInformaçãoHeader
Informação ATM SDU ATM
AALCS
SAR1 byte
0/1 byte
47 bytes
48 bytes
5 bytes
1 bit ou1 byteAAL SDU AAL SDU
CSSARATM
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rAAL 1
• Sub Camada de Convergência – CS:– Realiza o empacotamento (desempacotamento) de amostras
(AAL-SDUs) , podendo adicionar (ou extrair) um byte de cabeçalho para emulação de circuitos estruturados . A estrutura resultante é denominada CS-PDU .
• Sub Camada de Segmentação e Remontagem – SAR: – Adiciona, aos dados recebidos da sub-camada CS, um byte de
cabeçalho para deteção de erros e de perdas/inserção de dados. O SAR-PDU têm 48 octetos cada, consistindo na carga útil da célula ATM.
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rAAL1: Sub-camada SAR
• SN Sequence number CSI Convergence Sublayer Indication• SNC Sequence number count SNP Sequence number protection
• Deteção de perda e inserção de células• Descarte de células• Numeração de sequência
SN SNP Informação CS SDU4 bits 4 bits 47 bytes
CSI SNC CRC Parity3 bits 3 bits
SAR PDU
CS
SARATM
•O campo SN (Sequence Number) contém 3 bits que operam como um contador do número de sequência e 1 bit de indicação da sub-camada de convergência.•O campo SNP é utilizado para detectar erros no SN, e consiste de um CRC de 3 bits e 1 bit de paridade par
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r CSCS-PDU
SARSeq3
CRC3
PAR1
CSI1
SN4 bits
SNP4 bits SAR-SDU SAR-PDU (48 bytes)
Célula (53 bytes)ATM-SDUCabeçalho5 bytes
ATM
AAL
SAP
SAP
SAP
•O campo SN (Sequence Number) contém 3 bits que operam como um contador do número de sequência e 1 bit de indicação da sub-camada de convergência.•O campo SNP é utilizado para detectar erros no SN, e consiste de um CRC de 3 bits e 1 bit de paridade par
AAL1: Sub-camada SAR
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r
• Transporte de tráfego de taxa de bit variável sensível ao atraso, tal como VBR de áudio e vídeo (VBR - RT).
• Recebe vários tráfegos de fontes diferentes e multiplexa tudo junto.
A Camada AAL2
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rA Camada AAL2
User 1 User 2 User 3
47 Bytes
48 Bytes
53 Bytes
Amostras
Cabeçalhoinicial da AAL2
Segundo Cabeçalho da AAL2
Cabeçalho da Célula ATM
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rCabeçalhos da AAL2
48 Bytes
User 1 User 2
47 Bytes
CID LI HECUUI
8 bits 6 bits 5 bits 5 bits
3 Bytes
Offset SN P
6 bits 1 bit 1 bit
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r
• Inicialmente eram separadas. Viram que implementavam funções muito parecidas e acabaram agrupando as duas.
• Recomendado para tráfego sensível a perda mas não ao atraso. Tráfego VBR – NRT.
• Serviços modo fluxo e modo mensagem.
AAL 3/4
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rA Camada AAL 3/4
CS
SAR
ATM
AAL
SAP
SAP
SAP
44 Bytes 44 Bytes 44 Bytes
48 Bytes
53 Bytes
Hcs TcsPAD
APLICAÇÃO DO USUÁRIO
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rOs Cabeçalhos da AAL 3/4
44 Bytes
48 Bytes
Hcs TcsPAD
APLICAÇÃO DO USUÁRIO
CPI Btag BASize AL Etag Length
1 byte 1 byte 2 bytes 1 byte 1 byte 2 bytes
0 a 3 bytes
SNST MID LI CRC2 bits 4 bits 10 bits 6 bits 10 bits
Segment Type00 - COM01 - EOM10 - BOM11 - SSM
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rCamada AAL 3/4
• CPI - Commom part indicator: Indica a unidade (bits ou bytes) para os campo BASize e Lenght• Btag (Beginning Tag) e Etag (Ending Tag): o mesmo valor é atribuído aos dois. Ao efetuar a
remontagem deve-se ter Btag = Etag. A cada PDU construída este valor é incrementado.• BASize - Buffer allocation size: utilizado para informar ao receptor quanto espaço de
armazenamento temporário é necessário ser alocado para a remontagem da CPCS-PDU.• PAD - Campo variável (zero a 3 octetos): adicionado para garantir que o tamanho da CPCS-
PDU seja um múltiplo de 32 bits (4 bytes), para tornar o processamento final mais eficiente.• AL - Alignment field: utilizado apenas para se ter o Trailer com 32 bits, simplificando o
receptor.• Lenght: especifica o tamanho real (em bytes, se CPI = 0) do payload do CPCS-PDU.• Campos da SAR-PDU• ST - Segmentation Type: indica se a SAR-PDU é o início, fim, continuação ou segmento único
de mensagem• SN - Sequence Number: 04 bits para numerar as SAR-PDU em seqüência (módulo 16). Utilizado
para a verificação da sequência correta no momento da remontagem da SAR-SDU• MID - Multiplexing Identifier: permite multiplexar até 1024 diferentes CPCS-PDU sobre um
único VCC.• LI - Lenght Indicator: especifica quantos octetos de informação existem no payload da SAR-
PDU. Deve ser igual a 44 para todas as SAR-PDUs, com exceção da última, onde pode assumir qualquer valor entre 4 e 44.
• CRC - Cyclic Redundancy Check: calculado sobre toda a SAR-PDU, excetuando-se o próprio CRC.
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r
Multiplexação de Aplicações em uma conexão
Aplicação 1 : MID XAplicação 2 : MID Y
Aplicação 1 : MID XAplicação 2 : MID Y
• As células das diversas aplicações utilizam o mesmo par VPI/VCI, ou seja, a mesma conexão.
• Todos os segmentos de mensagens (Células) de uma mesma aplicação são identificadas pelo mesmo MID.
ATM
MID Y MID XMID X MID Y MID XMID X
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rCamada AAL 5
• Mais eficiente que a AAL 3/4.• À exceção da multiplexação, apresenta as mesmas funções
da AAL 3/4.• A sub-camada CS é subdividida em:
– SSCS- Sub-camada de convergência específica do serviço– CPCS-Sub-camada de convergência de parte comum
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rSub-camadas da AAL 5
AAL-SDU
CPCS-SDU PAD Trailler
SAR-PDU
SAR-PDU
SAR-PDU
48 octetos
48 octetos
48 octetos
CélularATM
SAR
CS
CPCS-SDU
AAL
SAPSAP
SAP
SAP
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rFormato do CPCS-PDU
CPCS-SDU PAD CPCS-UUCPCS-PDU CPI Lenght CRC
Trailer
1 a 65.535 0 a 47 1 1 2 4 octetos
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rCampos do CPCS-PDU
• LEN - Lenght of payload– indica o número de bytes do campo de informação
• CPI - Commom Part Indicator– Não tem aplicação no momento.
• CPCS-UU - User to User Indication– É reservado para o transporte transparente de informações das
camadas superiores• PAD
– Campo de comprimento variável (0 a 47), utilizado para que o tamanho da CPCS-PDU seja um múltiplo de 48 bytes
• CRC – 32 bits utilizados para deteção de erros
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rOperação na sub-camada SAR
• A CPCS-PDU é entregue à sub-camada SAR, tornando-se a SAR-SDU
• A sub-camada SAR segmenta a SAR-SDU em SAR-PDUs de 48 octetos sem adicionar qualquer campo de overhead
• A SAR entrega à camada ATM estes segmentos, agora denominados ATM-SDUs, e indica através de um parâmetro de primitiva, a última do grupo originado pela mesma SAR-SDU
• A camada ATM monta as células com o cabeçalho e inclui no campo PT a indicação de última célula do grupo (PTI = 1).
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rTransmissão da AAL 5
• A camada AAL 5 faz uso do campo PTI presente no cabeçalho da célula ATM– Bit 1=1 indica que a célula transporta o trailer AAL 5,
ou seja, a última célula daquela PDU
Tcs
0 0000000 1
SDU bitUser ouO&M EFCI
GFC
Payload
VPI
VCIVPI VCI
VCI PTI CLPHEC
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r
• É necessária para estabelecer, gerenciar e terminar circuitos virtuais comutados (SVCs).
• ITU - T– Q.2931
• ATM Forum– UNI V3.0, V3.1 e V4.0
• Sinalizações– UNI– NNI
• Estabelecimento do circuito virtual.• Status do circuito virtual.• Manutenção do circuito virtual.• Liberação do circuito virtual.
Sinalização
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rEstabelecimento da Chamada - Call Setup
Internal Set-up(PNNI?)Set-up
Release
OR Call Proceeding
Connect
ConnectConnect
Connect ACK
Connect ACK
Connect ACK
Release
OR Call Proceeding
Set-up
Release
OR Call Proceeding
ParteChamadora
ParteChamada
UNI UNI
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rLiberação da Chamada - Call Release
release
Release complete
release
Release complete
ParteChamadora
ParteChamada
UNI UNI
Release complete
release
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rSinalização UNI - Contrato de Tráfego
• A mensagem de SETUP é segmentada em células usando a camada de adaptação AAL 5 e enviada no canal de controle com VPI=0 e VCI=5
• Endereço do destino e o contrato de tráfego formam a parte essencial da mensagem de SETUP
• O contrato de Tráfego entre o usuário e a rede estabelece:– Reserva de largura de faixa virtual em cada uma das direções– Classe de QoS para as células em cada uma das direções
RedeATM
VPI=0, VCI=5 VPI=0, VCI=5
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r
• PNNI (Private Network-Network Interface) – Padrão oficial para sinalização NNI
• IISP (Interim Inter-Switch Signalling Protocol)– Sinalização utilizada dentro de redes corporativas
• AINI (ATM InterNetworking Interface)– Sinalização entre sistemas.
• B-ICI (B-ISDN Inter-carrier Interface)– Sinalização entre sistemas.
Sinalização
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rSinalização
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rExemplo
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rControle de Tráfego
• Gerenciamento de Tráfego:– Essencial para a operação adequada da rede, garantindo-
se o nível de QoS adequado para cada classe de tráfego– Envolve:
• Contrato de tráfego• Controle de admissão de conexão• Traffic Shaping• Policiamento de tráfego
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rParâmetros descritores de tráfego
• São requisitados no momento do estabelecimento da conexão.
• Dividem-se em:– Descritores do tráfego da fonte– Descritores do tráfego (e QoS) da conexão
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rDescritores de Tráfego
DESCRITORES DO TRÁFEGO DA FONTE
• PCR: Peak Cell Rate (Taxa de pico de células)
• SCR: Sustainable Cell Rate (taxa média de células)
• MBS: Maximum Burst Size (duração máxima dos surtos)
• MCR: Minimum Cell Rate (taxa mínima de célula)
DESCRITORES DO TRÁFEGO (QoS) DA CONEXÃO
• CLR: Cell Loss Ratio (taxa de perda de células)
• CTD: Cell Transfer Delay (atraso de transferência de célula)
• CDV:Cell Delay Variation (variação do atraso de célula)
• CDVT:(Cell Delay Variation Tolerance) Tolerância à variação do atraso de célula)
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rDescritores de Tráfego
• PCR => Quantidade máxima de células por unidade de tempo que a fonte pode emitir durante um dado período de tempo
• SCR => Taxa média ao longo do tempo da quantidade de células por unidade de tempo que a fonte pode emitir.
• MBS => Quantidade máxima de células que uma fonte pode emitir à taxa PCR durante um surto (rajada) de tráfego.
• BT => (Busrt Tolerance): Tempo máximo que a rede aceita como duração do PCR
• MCR => Quantidade mínima de células por unidade de tempo que uma aplicação necessita para o seu funcionamento. MCR pode ter valor nulo.
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rContrato de tráfego - conteúdo
• Descritor de tráfego• Qualidade de serviço acordada• Aspectos legais
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rPoliciamento de tráfego
• Monitoração da conformidade do tráfego do usuário com os parâmetros declarados no contrato de tráfego realizada pelo algoritmo GCRA (Generic Cell Rate Algorithm).
• Células não conformes são:– Remodeladas (Shaping)– Marcadas como elegível para descarte– Descartadas
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rAlgoritmo GCRA
Monitoração do PCR com tolerância CDVT
• Delta = CDVT• T = 1/PCR = Intervalo entre chegadas previstas• TAT: Theoretical arrival time• Ta: Arrival time of a cell• Chegada da primeira célula: TAT = Ta + T• Chegada das próximas células
– Se Ta < TAT - Delta: célula não-conforme– Caso contrário: célula conforme e TAT = máx {Ta,TAT} + T
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rAlgoritmo GCRA
Monitoração do SCR
• Delta = (MBS - 1) (1/SCR - 1/PCR)• T = 1/SCR = Intervalo entre chegadas previstas• TAT: Theoretical arrival time• Ta: Arrival time of a cell• Chegada da primeira célula: TAT = Ta + T• Chegada das próximas células
– Se Ta < TAT - Delta: célula não-conforme– Caso contrário: célula conforme e TAT = máx {Ta,TAT} + T
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rVoz Sobre ATM
• Voz– Telefonia (Fala)– Dados na faixa de Voz (Fax, Modem’s de Dados)
• Problemas: – atrasos de empacotamento/desempacotamento,
transferência– sincronismo entre origem e destino
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rTipos de Adaptação
PBX
ATMAAL 1 AAL 5AAL 2
ATMATMSem Compressão Com Compressão
Voz5 1 47
Voz5 40 8
Voz Voz
5 1 3 10 3 20 3 8Voz
•Uso eficiente da banda; 11% de overhead•Aplicação em redes públicas para voz CBR•Eficiente para Emulação de circuitos
•Uso ineficiente da banda; 28% de overhead•Aplicação no transporte de voz empacotada•Eficiente na multiplexação de voz empacotada
•Uso eficiente da banda; 25% de overhead•Aplicação no transporte de voz CBR•Interface de baixo custo para desktop
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rEmulação de Circuitos
• Possibilita que os circuito existentes possam ser mapeados sobre ATM• Utiliza conexão CBR (Constant Bit Rate) AAL1• Modo UCE (Unstructured Circuit Emulation - não estruturado)
– Não existe o reconhecimento de estruturas de quadro dos circuitos• Modo SCE (Structered Circuit Emulation - Estruturado)
– A estrutura de quadro, por exemplo, 32 timeslot do E1, é reconhecida e mapeada através da rede ATM
Rede ATM
PBXPBXEmulação do circuito E1
conexão CBR
E1 E1
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rEmulação de Circuito - Não Estruturado
0 30 31 0 30 31
Quadro E1; 32X8 bits = 256 bits
256 bits 256 bits
47 bytes = 376 bits 47 bytes = 376 bits
Cabeçalho da CélulaATM (5 bytes)
Cabeçalho da camada AAL1 (1 byte)
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rEmulação de Circuito - Estruturado
0 311 2 3 0 311 2 3 0 311 2 3
Quadro n Quadro n+1 Quadro n+2
Para preencher totalmente a célula existe a necessidade de se esperar por 47 quadros (47 amostras). Compromisso entre eficiência e atraso47 bytes
Pode estar vazio
Cabeçalho ATM
Cabeçalho da AAL1
53 bytes
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rEmulação de Circuito - Estruturado
31
Quadro n Quadro n+1 Quadro n+2
Emulação de circuito estruturadopossibilita a comutação de sub taxas de 2 Mbps (N x 64kbps)
47 bytes
Pode estar vazio
Cabeçalho ATM
Cabeçalho da AAL1
53 bytes
0 1 2 3 4 5 6 7 310 1 2 3 4 5 6 7 310 1 2 3 4 5 6 7
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r
• McDYSAN, D., QoS & Traffic Management in IP & ATM Networks, McGraw-Hill, 2000.
• PRYCKER, M. D., Asynchronous Transfer Mode, Solution for Broadband ISDN, Third Edition, Prentice Hall, 1995.
• TANENBAUM, A. S. Redes de Computadores – 5a edição. Editora Campus.
• MAGALHÃES, Maurício F. e Cardozo, Eleri. Comunicação de Dados II – Introdução às Redes e Serviços Faixa Larga
• KUROSE, James F. e Ross, Keith W. Redes de Computadores e a Internet. Addison Wesley.
Referências Bibliográficas
![Só encarte TODO - Nei Van Soria · Nei van Soria Nei van Soria ao vivo Inclui faixa Interativ@ Nei Van Soria [voz, guitarra, violão] Músicos Juliano Pereira [vocal e contrabaixo]](https://static.fdocumentos.com/doc/165x107/5be74b1909d3f2d3638b7506/so-encarte-todo-nei-van-nei-van-soria-nei-van-soria-ao-vivo-inclui-faixa.jpg)
