Atm

Ampliación de Redes de Computadores (4º II)

REDES ATM
Modo de Transferencia Asíncrono

Luis Orozco

Tema 5: Redes ATM 3-1


Plan de la Unidad

• Revisión de Conceptos de Base
• Introducción a Redes ATM
• Modelo B-ISDN
• Arquitectura de Protocolos ATM
• Aplicaciones

Luis Orozco


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Conmutación
• Definición:
La red debe ser capaz de interconectar a sus
abonados a fin de permitirles de intercambiar
información de manera rápida y eficiente.
La propiedad de establecer la interconexión de
los usuarios de manera dinámica se denomina
conmutación.

Luis Orozco



Conmutación de Circuitos y de Paquetes
• conmutación de circuitos : una conexión
física es establecida al inicio de la
comunicación y dedicada a la conexión entre
los usuarios durante toda la comunicación
• conmutación de paquetes: no requiere una
conexión física entre los abonados. La
información es transmitida en paquetes a
través la red de comunicación.

Luis Orozco


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Datagrama vs. Circuito Virtual

• Datagrama - cada paquete es marcado
con la dirección de la destinación. Los
paquetes son enviados y enrutados de
manera independiente (el uno del otro)
• Circuito Virtual -los paquetes son
enviados a través la misma ruta, llamada
circuito virtual

Luis Orozco



Datagrama vs. Circuito Virtual
• Conmutación de Circuitos - esta técnica es
usada para las comunicaciones síncronas
• Conmutación de Paquetes - mejor opción
para el tráfico “bursty”
– Circuito Virtual - eficiente en el caso de la
transmisión de grandes cantidades de información
– Datagramas - útiles en el caso de transmisión de
mensajes cortos

Luis Orozco


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Multiplexación (1)

• Definición
consiste a transmitir varios flujos de información
sobre la misma línea física. Donde un flujo de
información representa la secuencia de paquetes
enviada de un usuario a un otro.

1 1
2 2
MUX MUX
N N

Luis Orozco



Multiplexación (2)

• Dos técnicas de base
– multiplexación en frecuencia (FDM)
– multiplexación en tiempo (TDM)

Luis Orozco


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Multiplexación en Frecuencia

• Los usuarios utilizan el mismo canal físico.
Sin embargo cada usuario usa una frecuencia
diferente.
1 1

2 canal 1 2

3 M
UX canal 2 UX
3
M
DE

canal N
N N
Luis Orozco



Multiplexación en Tiempo

• Multiplexación síncrona (STDM)
– STDM - el sistema asigna de manera secuencial una
ranura(temporal) a cada uno de los usuarios.Las
ranuras son organizadas en “marcos”
• Multiplexación asíncrona (ATDM)
– ATDM es una técnica en la cual las ranuras son
asignadas de manera dinámica, en función de la
actividad del usuario.
– ATDM es una técnica particularmente útil en el caso
que los usuarios no siempre tengan datos que enviar.
La ventaja principal de esta técnica es el de
incrementar la tasa de utilización del canal de
comunicación. Luis Orozco

Tema 5: Redes ATM 3 - 10

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Multiplexación Síncrona vs. Asíncrona
buffer buffer
m1(t) m1(t)
marco marco
m2(t) m2(t)
12 N 12 N

mn(t) mn(t)

operación de selección
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Introducción a ATM
• RAZON DE SER DE B-ISDN
– crear una red de comunicación capaz de poder dar
servicio a una gran variedad de servicios con
diferentes características (tasas de transmisión y
requerimientos en calidad de servicios)
– ejemplos:
» voz digital : tiempo de respuesta limitado,
tazas de pérdidas limitadas
» datos : deben transmitirse sin error ni pérdidas

la red debe ser diseñada de tal forma
que pueda dar servicio a las diferentes
aplicaciones
Luis Orozco


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ATM
• ¿Qué es ATM?
– el mecanismo de transporte de la red B-ISDN
– una técnica de conmutación y de multiplexación
para las redes de computadoras de banda ancha

• Ventajas
– ATM debe ofrecer una gran flexibilidad en tasas
de transmisión y de integración de servicios
– ATM es particularmente útil para el trafico de
tipo “bursty”
Luis Orozco



Técnica ATM
• Conmutación y Multiplexación en paquetes basadas
en celdas
Una celda es un paquete de tamaño fijo (constante)

Header Information Field

5 octets 48 octets

53 octets

Luis Orozco


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Características de ATM

• ATM es asíncrono en el sentido de que las celdas
asociadas a una comunicación aparecen a
intervalos irregulares.
• ATM utiliza el principio de conexión (circuito
virtual).
• las celdas son conmutadas utilizando los
identificadores de camino y circuito virtual
(VPI/VCI : virtual path/virtual circuit identifier).

Luis Orozco



Modelo de Red

UNI NNI

ATM ATM
TE NT2 NT1
mux switch

Equipo del Usuario Acceso a la Red Red

TE : Terminal Equipment UNI : User - Network Interface
NT-1 : Network Termination 1 NNI - Network Node Termination
NT-2 : Network Termination 2
Luis Orozco


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Redes ATM

• Las funciones y los mecanismos de control
para el transporte de la información son
organizadas de manera jerárquica.
• La capacidad de las líneas es subdividida en
VP (rutas virtuales) y estos a su vez en VC
(circuitos virtuales).

Luis Orozco



Relación Jerárquica
Canales Virtuales

Camino Virtual

Canal de Transmisión

Luis Orozco


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Conmutación ATM (1)

Luis Orozco



Conmutación ATM (2)

Luis Orozco


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Canal Virtual

• Canal Virtual denota una comunicación
unidireccional utilizada para transportar celdas
ATM.
• Un numero diferente de identificador de VC
(VCI) es utilizado en cada conmutador VC.

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Camino Virtual (1)
• Un Camino Virtual denota un grupo de
canales virtuales que tienen los mismos
puntos de accesos a ambos extremidades de
la conexión. Un identificador de caminos
virtual (VPI) es asignado cada vez que un
VP es conmutado dentro de la red.

Luis Orozco


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Camino Virtual (2)

• Para que puede servir un Camino Virtual?
– ATM puede ofrecer la posibilidad de definir
redes virtuales
(virtual private data networks, VPDN).

– Ejemplo:
Una organización puede servirse de este
principio para definir una red virtual
dentro de una red física.
Luis Orozco



Modelo B-ISDN

Plano Administración
Plano Control Plano Usuario
Plano Administración
Administración de Capas

Capas Altas

Capa Adaptación ATM (AAL)

Capa ATM

Capa Física

Luis Orozco


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Capas de la Arquitectura de Protocolos

• Capa Física
• Capa ATM
• Capa Adaptación ATM
• Capa Aplicación

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Capa Física
• Dos métodos diferentes
– método ATM “puro” - a nivel físico se
transmite una secuencia constante de celdas
ATM. La sincronización se obtiene a partir de
esta secuencia.
» la sincronización es llevada a cabo
utilizando el campo HEC (header error
control).
» ventaja: simplicidad de la interfaz

Luis Orozco


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Método por celdas ATM
• Sincronización se lleva a cabo usando el campo
de control de error del encabezado (HEC):
– Procedimiento:
» Estado HUNT : se va detectando bit a bit la llegada
de una celda para ello se verifica el campo HEC
» Estado PRESYNCH, una vez detectado el campo
HEC se continua verificando este. La
sincronización se logra cuando se detectan δ celdas
de manera consecutiva.
» Estado SYNCH, el campo HEC es usado para
detectar errores o la perdida de sincronización. La
perdida de sincronización es detectada si no se
logra detectar el HEC α veces de manera
consecutiva.
Luis Orozco



Sincronización por celdas ATM
Bit por bit

HEC correcto?
HUNT

Celda por celda
HEC Incorrecto?
HEC incorrecto PRESYNC
α veces
consecutivas?

HEC correcto
SYNCH δ veces consecutivas?

Luis Orozco


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Capa Física
• Método SDH
– la sincronización es llevada a cabo usando la
jerarquía STM-1 (STS3). Es decir, la capa
física ofrece la estructura básica de
sincronización.

– Ventaja:
» la jerarquía SDH ya es utilizada en la
comunicación digital de voz.

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Transmisión ATM usando SDH

Encabezado 260 columnas

53 bytes

9 renglones

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Capa ATM

• Funciones
– dos subcapas : ATM VP y ATM VC.
– funciones de multiplexación a nivel de VC
y de VP
– enrutado de celdas de acuerdo a los valores
del VPI y del VCI.
– supervisión del flujo de celdas a fin de
poder verificar que el flujo no exceda los
limites acordados entre el usuario y la red.
Luis Orozco



Encabezado de la Celda
First bit transmitted

1 2 3 4 5 6 7 8
(MSB) (LSB)
1 GFC / VPI VPI

2 VPI VCI

Octet 3 VCI

4 VCI PTI CLP

5 HEC

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Campos del Encabezado de la Celda (1)
• Generic Flow Control (GFC) -usado para controlar el
flujo de trafico en proveniencia del usuario. Este control
solo se aplica a nivel de la interfaz usuario-red (UNI)
• Virtual Path Identifier/Virtual Channel Identifier
(VPI/VCI) - información utilizada por la función de
enrutamiento
• Payload Type (PT) - usado para identificar el tipo de
celda: celda de información o de control.
Las funciones de control de congestión puede usar este
campo.

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Campos del Encabezado de la Celda (2)
• Explicit Forward Congestion Indication -
Este campo puede ser usado para permitir a los
conmutadores el indicar un estado de congestión.

• Campo de Prioridad (CLP)
Si CLP = 1, la celda es de baja prioridad y puede ser
descartada si la red esta congestionada.
Si CLP = 0, la celda es de alta prioridad.

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Campos del Encabezados de la Celda (3)

• Header Error Control (HEC)
utilizado por la capa física a fin de corregir
errores en el encabezado. El polinomio generador
adoptado por la organización ATM forum es:

x8 + x2 + x + 1

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Capa Adaptación ATM (1)

Class A Class B Class C Class D

Timing relation
between source Required Not required
and destination

Bit rate Constant Variable

Connection mode Connection-oriented Connectionless

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

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• dos subcapas lógicas:
– la subcapa convergencia (CS) - integra las
funciones necesarias para dar servicio de
acuerdo a los requisitos de cada aplicación.
– la subcapa de segmentación y rensamblado
(SAR) - responsable de formar las celdas
utilizando la información en proveniencia de la
capa CS y de recuperar la información a partir
de las celdas que recibe de la capa ATM.

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• Clases
– cuatro clases de servicios : clases A, B, C y D.
– las clases han sido definidas de acuerdo a los
requisitos de las diferentes aplicaciones en
términos de:
» sincronización,
» tasas de transmisión y
» tipo de servicio : con o sin conexión.

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• Clase A - emulación de circuitos y servicios
de voz y de video a tasa de transmisión
constante.
• Clase B - video y voz a tasa de transmisión
variable.
• Clase C - transmisión de datos en modo
conectado (CO)
• Clase D - transmisión de datos en modo sin
conexión (CL)
Luis Orozco




• Protocolos
– un tipo protocolo para cada clase de servicio -
cuatro tipos han sido definidos Tipos 1, 2, 3/4 y
5
– cada tipo de protocolo consiste de dos
subcapas: CS y SAR.
– los protocolos de tipos 3 y 4 corresponden a un
solo tipo llamado Tipo 3/4

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• AAL Tipo 1
– Sub-capa SAR - antes de transmitir organiza los bits
en celdas; en recepción recupera los bits de las
celdas.
» Cada celda consiste de:
• un numero de secuencia (SN) a fin de poder
detectar perdidas de información
• un campo de protección del numero de
secuencia (SNP) para poder detectar errores y
corregirlos.
– Sub-capa CS - temporización y sincronización.

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• AAL Tipo 2
– transferencia de unidades de datos de servicio
(SDUs) a tasa de transmisión variable (VBR)
– transferencia de información de temporización
entre el transmisor y el receptor.
– no ofrece la posibilidad de detectar errores o
perdidas de información
– las funciones de las subcapas SAR y CS no han
sido aun definidas.

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• AAL Tipos 3/4
– el servicio puede ser con o sin conexión
– el servicio puede ser proporcionado en modo
mensaje o en modo stream (secuencia continua)
» modo mensaje : un protocolo de línea puede ser
usado
» modo stream : transferencia de información a
baja velocidad de manera continua pero con un
tiempo corto de respuesta.

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• AAL Tipos 1 y 3/4
Ejemplo:

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• AAL Tipo 5
– mínimo “overhead” en procesamiento.
– mínimo “overhead” durante la transmisión.
– promete le interconexión con protocolo de
transporte ya existentes.

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• AAL Tipo 5 - CPCS PDU
– CPCS-UU - utilizado para transmitir información de
manera transparente de usuario a usuario
– Common Part Indicator - en estudio
– Cyclic redundancy check (CRC) - usado para detectar
errores en la transmisión
– Length -número de bytes de información contenida en
el CPCS PDU

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• AAL CPCS PDU Tipo 5
Ejemplo:

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• Transmisión AAL5
Ejemplo:

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Interconexión (1)

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Interconexión (2)

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Servicios B-ISDN

• Dos tipos de servicios
–interactivos - la información fluye en ambas
direcciones (usuario <--> red).
–distribución - el usuario recibe la información y
puede o no controlar la manera en que la
presentación de la información.

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Servicios Interactivos (1)
• Servicios de mensajería
– correo electrónico textual
– correo electrónico con video
– ...
• Servicios de acceso a bases de datos
– datos
– documentos
– videotex
– video
– imágenes de alta resolución
– ...
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Servicios Interactivos (2)

• Servicios Conversacionales
– videotelefonía
– videoconferencia
– ...

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Servicios de Distribución

• televisión
• televisión - pay per view
• videografía (voz, datos e imágenes)
• distribución de video
• televisión en alta resolución (HDTV)
• ...

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