Redes ATM

Estrutura do Trabalho Conceito Histórico Características Básicas Modo de Operação Integração com outras Tecnologias Tendências para o Futuro

Conceito “O Modo de Transferência Assíncrono(ATM) é uma tecnologia desenvolvida para transportar diversos tipos de dados, como voz e vídeo, em ambientes locais ou remotos, provendo uma plataforma única de comunicação tanto para usuários finais quanto para provedores de serviços, com garantia de qualidade e pequenos atrasos”

Histórico Transporte específico de informações Tecnologia analógica Redes de Comunicação  Comutação de Pacotes Interligação de Redes Tecnologia Digital Redes Digitais de Serviços Integrados de Faixa Estreita (RDSI-FE) Redes Digitais de Serviços Integrados de Faixa Larga

Aplicações Banda Larga Serviços Conversacionais Serviços de Recuperação Serviços de Mensagens Serviços de Distribuição

Tipos de Tráfegos Tráfego Contínuo com Taxa de Transmissão Tráfego em Rajadas Tráfego Contínuo com Taxa Variável

Características das Mídias

Categoria de Serviços Inúmeras tentativas até determinar com alguma precisão quais serviços oferecer Necessidade de otimizar os comutadores e as placas adaptadoras para algumas ou todas as categorias

Classes de Serviços

Classe CBR Emula um fio de cobre ou uma fibra ótica Não há qualquer verificação, controle de fluxo ou outro processamento Essencial para os sistemas que utilizam transmissão de bits síncronos com taxa constante Pode ser usada em outros fluxos de áudio e vídeo interativos

Classe RT-VBR Usada em serviços taxa de bit variáveis e extrema necessidade de tempo real Fundamental que não se introduza nenhuma alteração no padrão de chegada da célula Tolera célula ou bit perdido ocasionalmente, ignorando-os

Classe NRT-VBR Basicamente possui as mesmas características da RT-VBR, com a diferença de que não trabalha com aplicações em tempo real

Classe ABR Projetada para tráfego em rajada Variação da largura de banda é praticamente desconhecida Única categoria de serviço em que a rede oferece um feedback em termos de taxa ao transmissor

Classe UBR Não apresenta garantias e não oferece feedback sobre o congestionamento Adequada na transmissão de pacotes IP As aplicações devem fazer seu próprio controle de fluxo e erros

Quadro Resumo

Qualidade de Serviço Acordo entre o cliente e a concessionária de telecomunicações Partes do contrato: Tráfego a ser oferecido O serviço acordado As exigências legais

Qualidade de Serviço

Interface São as conexões entre dois elementos quaisquer da rede Pode ser: UNI (User-Network Interface) NNI (Network-Network Interface)

das camadas superiores A Célula Info. Controle (Cabeçalho ou Header) CARGA (payload) Informação útil + Info. Controle das camadas superiores 53 Bytes 5 Bytes 48 Bytes

A Célula UNI CARGA Generic Flow Control (Não usado) bits 8 7 6 5 4 3 2 1 Bytes Payload Type Indicator (Tipo da célula) GFC VPI 1 VPI VCI 2 3 Virtual Path Indentifier Virtual Channel Identifier (Endereçamento) VCI PTI 4 CLP HEC 5 Cell Loss Priority (Prioridade) Header Error Check (Correção de erro do cabeçalho) CARGA

A Célula NNI CARGA Payload Type Indicator (Tipo da célula) bits 8 7 6 5 4 3 2 1 Bytes Payload Type Indicator (Tipo da célula) VPI 1 VPI VCI 2 3 Virtual Path Indentifier Virtual Channel Identifier (Endereçamento) VCI PTI 4 CLP HEC 5 Cell Loss Priority (Prioridade) Header Error Check (Correção de erro do cabeçalho) CARGA

A Célula UNI CARGA Generic Flow Control (Não usado) 8 7 6 5 4 3 2 1 bits 8 7 6 5 4 3 2 1 Bytes GFC VPI 1 VCI VPI 2 3 VCI PTI 4 CLP HEC 5 CARGA

GFC O objetivo desse campo, só presente nas células da UNI, seria de controlar a quantidade de dados que entra na rede para evitar congestionamentos. Porém, essa funcionalidade está no campo PT. Na verdade, esse campo não está em uso O NNI ignora o GFC e utiliza o espaço com outras informações

A Célula UNI CARGA Cell Loss Priority (Prioridade) 8 7 6 5 4 3 2 1 GFC bits 8 7 6 5 4 3 2 1 Bytes GFC VPI 1 VCI VPI 2 3 VCI PTI 4 CLP HEC 5 Cell Loss Priority (Prioridade) CARGA

CLP Possibilita atribuir prioridade à célula Pode ser atribuído pela aplicação ou pelos comutadores CLP = 1 : candidata ao descarte CLP = 0 : não descartar

(Correção de erro do cabeçalho) A Célula UNI bits 8 7 6 5 4 3 2 1 Bytes GFC VPI 1 VCI VPI 2 3 VCI PTI 4 CLP HEC 5 Header Error Check (Correção de erro do cabeçalho) CARGA

HEC Verifica erros somente no cabeçalho Pode corrigir 1 bit errado Aplica um algoritmo polinomial nos 4 1os bytes e confere com o 5o

A Célula UNI CARGA (Endereçamento) 8 7 6 5 4 3 2 1 GFC VPI 1 VPI VCI 2 bits 8 7 6 5 4 3 2 1 Bytes GFC VPI 1 VPI VCI 2 3 Virtual Path Indentifier Virtual Channel Identifier (Endereçamento) VCI PTI 4 CLP HEC 5 CARGA

VPI/VCI Utilizado para fazer a comutação Células NNI possuem maior disponibilidade de VPI’s O par VPI/VCI Tem validade somente em um enlace É suficiente para identificar uma conexão, depois de estabelecida

Payload Type Indicator A Célula NNI bits 8 7 6 5 4 3 2 1 Bytes Payload Type Indicator (Tipo da célula) VPI 1 VCI VPI 2 3 VCI PTI 4 CLP HEC 5 CARGA

PTI

Como estabelecer uma conexão ? Solicitação de estabelecimento de conexão com B ? Roteamento Sinalização

Estabelecimento de conexão 1. Circuitos Virtuais Permanentes 2. Circuitos Virtuais Comutados Para se estabelecer uma conexão são necessárias duas funções básicas: Sinalização Roteamento

Sinalização Necessária devido a natureza orientada à conexão do ATM Objetivo: Alocar / desalocar recursos (VPI/VCI, banda, etc.) no estabelecimento / liberação das conexões ATM

Roteamento Objetivo Localizar a estação destino e selecionar o melhor caminho possível para atingi-lo

Estabelecimento de conexão

Estabelecimento de conexão

Endereçamento 20 Bytes divididos entre os níveis de roteamento Países - Domínios - Áreas - Sist. Terminais Formatos : 1. ITU-T : E.164 2. IEEE 802 : DCC 3. OSI : ICD

Endereçamento

Endereçamento

Endereçamento

O Modelo ATM Plano de Gerenciamento Gerencia- mento dos Planos Plano do mento de Controle Usuário Camadas Camadas Superiores Camadas Superiores Q.2931 MPEG-2 ->TCP/IP Camada de Adaptação (AAL) Camada ATM Camada Física SDH, SONET

As Camadas do Modelo ATM Faz o mapeamento dos dados do usuário para as células ATM, introduzindo os dados de controle necessários, para o suporte de diferentes tipos de tráfegos Cam. Super. Adaptação ATM Provê o transporte dos dados, efetuando a multiplexação e comutação de células através das conexões virtuais Física Provê a transmissão das células ATM entre dois equipamentos em um determinado meio físico

Transmission Convergence (TC) A Camada Física Transmission Convergence (TC) Gera e confere o HEC Insere células para continuidade do fluxo (desacoplamento de taxa) Detecta a borda da célula e efetua sincronismo Mapeamento de célula (SONET/SDH, PDH, ADSL, HFC, sem fio, etc.) Protoc. Aplic. Adaptação ATM TC Física PM Physical Medium (PM) Conectores, mídia, codificação, temporização

A Camada ATM Protoc. Aplic. Adaptação ATM Física Transferir células pelas conexões pré-estabelecidas, de acordo com o contrato Gera, extrai e interpreta o cabeçalho da célula (menos o HEC) Traduz o par VCI / VPI nos comutadores Identifica o tipo de célula Usuário Controle Identifica a prioridade da célula Protoc. Aplic. Adaptação ATM Física

Convergence Sublayer (CS) A Camada AAL Faz o mapeamento dos dados do usuário para as células ATM, introduzindo os dados de controle necessários para o suporte de diferentes tipos de tráfegos Convergence Sublayer (CS) Identifica perda e a inserção indevida de células nos pacotes Controla a temporização e sequência dos pacotes Oferece conversões que variam de acordo com o serviço escolhido Protoc. Aplic. SAR CS Segmentation and Reassembly (SAR) Divide o conteúdo dos dados (pacotes) para o transporte em células Monta os pacotes concatenando a carga das células Adaptação ATM Física

A Camada AAL

A Camada AAL Dados da aplicação: pacote IP, quadro MPEG etc. Pacote AAL HEADER TRAILER Subcamada de Convergência Célula - Payload 48 Bytes H Subcamada de Segmentação e Remontagem

A Camada AAL É importante notar que as funções da camada de adaptação não são processadas no centro da rede, mas sim nos equipamentos de ponta.

As Camadas do Modelo ATM Equipamento Equipamento de ponta de ponta Aplicação Aplicação fim-a-fim MPEG-2 MPEG-2 Transporte Transporte TCP TCP Rede Rede IP IP Adaptação Comutador Comutador de Comutador de Comutador Adaptação AAL centro da rede centro da rede AAL ATM ATM ATM ATM ATM ATM Física Física Física Física Física Física SDH/SONET SDH/SONET SDH/SONET SDH/SONET SDH/SONET SDH/SONET UNI UNI PNNI ou B-ICI UNI UNI Privado Público Público Privado Rede I Rede II Centro da Rede Privada \ Rede Pública

Características das redes atuais Não orientadas a conexão Unidade de transmissão de tamanho variável (quadros) Endereços de 48 bits (MAC) Utilização de meio compartilhado Facilidade para transmissão de mensagens broadcast

Características da rede ATM Redes orientadas a conexão Unidade de transmissão de tamanho fixo (células de 53 bytes) Endereços NSAP OSI de 20 bytes Dificuldades Broadcast/Multicast Ausência de endereços específico para broadcast/multicast orientado à conexão Suporte a qualidade de serviço

Como utilizar ATM em redes locais? Backbone Introdução de equipamentos ATM na borda Transparência para aplicações existentes Aumento nas taxas de transmissão somente no backbone Sem garantia de qualidade de serviço Desktop Aplicações que utilizem ATM diretamente Integração com tecnologias existentes

ATM no backbone Switch ATM ATM ATM Switch Ethernet c/ UpLink ATM

Aplicações que utilizem ATM diretamente Única maneira de explorar todas as funcionalidades ATM fim a fim Suporta qualidade de serviço “Não existem” aplicações para ATM nativo Comunicação somente entre hosts que possuam interface ATM Winsock 2.0 permite a utilização do ATM nativo

Integração com tecnologias existentes Manutenção das aplicações existentes Tira proveito da banda fornecida pelo ATM Não suporta qualidade de serviço Permite a comunicação entre hosts ATM e não-ATM Duas soluções padronizadas: Classical IP LAN Emulation

Classical IP Desvantagens: ARP Server (endereço IP x ATM) Máquinas pertencentes a uma mesma sub- rede é denominado Logical IP Subnet (LIS) Uma LIS sempre possui um servidor ARP Vantagem: Melhor desempenho que LANE (encapsulamento) Desvantagens: Não suporta broadcast Suporta somente o protocolo IP Comunicação entre subredes necessita roteamento externo

Classical IP Estrutura ATM Ethernet Switch Ethernet c/ UpLink ATM Switch ATM Física ATM AAL5 CLIP IP Aplicações Física IP Aplicações MAC Física ATM AAL5 CLIP IP MAC Física ATM

Classical IP

Classical IP Funcionamento Existe VCC estabelecido End. ATM está em cache N N Estação deseja transmitir Requisita end. ATM ao ARP Server com SVC S S Transmite Estabele VCC com destino Recebe endereço ATM destino

LAN Emulation Conversão de endereço MAC para endereços ATM Suporte a broadcast Funciona para outros protocolos de rede (IPX, Apple Talk, DECNet etc.) Suporte a broadcast/multicast Mapeamento direto para VLANs

LAN Emulation Estrutura ATM ATM Ethernet Switch Ethernet c/ uplink ATM Switch ATM Aplicações Aplicações TCP/IP TCP/IP LLC Bridging LLC LANE LANE AAL5 AAL5 MAC MAC ATM ATM ATM Física Física Física Física Física Física Física Física

Quadro LAN Emulation CRC 60 a 1514 bytes 4 bytes 4 bytes Quadro Ethernet - Tamanho máximo 1518 bytes LANE ID Quadro LAN Emulation 2 bytes 60 a 1514 bytes Quadro LAN Emulation - Tamanho máximo 1516 bytes

Arquitetura LAN Emulation O LAN Emulation possui uma arquitetura cliente servidor Cliente LAN Emulation Intercepta operações de acesso e converte em operações LAN Emulation Toda máq. na ELAN devem possuir uma instância LEC Cada LEC possui um endereço MAC Servidor LAN Emulation LECS (LAN Emulation Configuration Server) LES (LAN Emulation Server) BUS (Broadcast and Unknown Server)

Tipos de LECs Backbone ATM servidor Switch ethernet servidor LEC LEC LEC-proxy Switch ethernet LEC Ethernet servidor

LAN Emulation Service Responsável pela tradução de endereços MAC para endereços ATM Possui tabela de mapeamento entre endereços MAC e ATM Toda ELAN tem que ter um único LES O LAN Emulation Service pode ser implementado em estações, comutadores ATM, dispositivos de borda, etc

Cadastro na LANE LECS 1)Obtenção do endereço ATM do LES 2)Cadastro na ELAN desejada 3)Resolução do endereço MAC destino em endereço ATM 4)Estabelecimento de conexão fim a fim com o LEC destino 4’) Envio de mensagem broadcast ao bus 5)Transmissão dos dados 5’) Transmissão broadcast do BUS para os demais LECs na rede LEC LES 5’ LEC 1 5’ 2 LEC BUS 5’ 3 4’ 5’ LEC 4 LEC 5

Transmissão LANE S N S N N S Estação A quer transmitir para B É mensagem de broadcast ou multicast Envia pacote para o BUS Estabelece conexão Transmite quadro N Obtém endereço ATM de B S N N Verifica se existe concexão estabelecida com B Endereço ATM de B está na tabela de A Envia LE-ARP para LES S

Considerações Finais Vantagens Desvantagens Rápida Transparente Eficiente Desvantagens Custo de Implantação Incompatibilidade com produtos