www.inatel.br TP312 - Redes Frame Relay e ATM Prof. Carlos Roberto dos Santos Conteúdo www.inatel.br • Introdução • Redes Frame-Relay – – – – Características; Quadro Frame-Relay; Operação do DLCI; Circuitos FrameRelay; – Controle de Congestionamento; – Aplicações • 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 www.inatel.br Critérios de Avaliação • A Nota Final (NF) obtida • Prova para casa; irá gerar um Conceito de • Entrega Individual; acordo com a seguinte • Prazo de 15 dias tabela: (entrega dia 22/05 – Se NF ≥ 85; A; – Se 70 ≤ NF < 85; B; aula do prof. Edson); – Se 50 ≤ NF < 70; C; • Não haverá – Se NF ≤ 50; D substitutiva/segunda chamada; www.inatel.br INTRODUÇÃO www.inatel.br Introdução - Tipos de Redes • X25 • Frame Relay • ATM • MPLS • IP Introdução - Arquitetura www.inatel.br Aplicação Telnet Transporte FTP HTTP TFTP TCP SNMP DNS UDP Rede IP Enlace Ethernet Token Ring Token Bus PPP Frame Relay ATM Física F.O. UTP W.L. STP Coaxial Satélite www.inatel.br FRAME RELAY www.inatel.br 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. www.inatel.br Frame Relay - Características • 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 www.inatel.br 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 MUITO BAIXO ALTO BAIXO Atraso ATM X Frame-Relay • ATM e Frame-Relay – Comunicação Orientada a Conexão www.inatel.br • Connecion-Oriented • Ambas as tecnologias permitem dividir a banda de um enlace físico através de circuitos virtuais. • ATM: – VPI e VCI • FRAME RELAY – DLCI www.inatel.br Rede Frame Relay H U B switch switch switch switch FRAD HUB roteador HOST PAD Rede Frame Relay www.inatel.br Dispositivos de rede (switches) Bridge FRAD: Frame Relay Access Device www.inatel.br • 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. Quadro Frame-Relay www.inatel.br Estrutura do Quadro Frame Relay www.inatel.br Quadro Frame-Relay bytes 1 2a4 n 2 1 Flag Endereço Informação FCS Flag Quadro Frame-Relay 1 2a4 n 2 1 Flag Endereço Informação FCS Flag www.inatel.br bytes 8 7 0 1 6 1 5 1 4 3 2 1 1 1 1 0 Quadro Frame-Relay 1 2 n 2 1 Flag Endereço Informação FCS Flag 8 7 6 5 4 3 DLCI (mais significativo) 2 1 C/R EA BECN DLCI (menos significativo) FECN www.inatel.br bytes DE EA Quadro Frame-Relay 1 3 n 2 1 Flag Endereço Informação FCS Flag 8 7 6 5 4 3 DLCI (mais significativo) 2 1 C/R EA BECN DLCI FECN www.inatel.br bytes DE EA DLCI ou controle (menos significativo) D/C EA Quadro Frame-Relay 1 4 n 2 1 Flag Endereço Informação FCS Flag 8 7 6 5 4 3 DLCI (mais significativo) DLCI DLCI ou controle (menos significativo) 2 1 C/R EA BECN DLCI FECN www.inatel.br bytes DE EA EA D/C EA Quadro Frame-Relay www.inatel.br bytes 1 2a4 n 2 1 Flag Endereço Informação FCS Flag n ... 4 3 2 1 DADOS COM INSERÇÃO DE BITS Quadro Frame-Relay www.inatel.br bytes 1 2a4 n 2 1 Flag Endereço Informação FCS Flag 16 15 ... 3 2 P(x) = x16 + x12 + x5 + x0 1 Quadro Frame-Relay www.inatel.br bytes 1 2a4 n 2 1 Flag Endereço Informação FCS Flag 8 7 0 1 6 1 5 1 4 3 2 1 1 1 1 0 Quadro Frame-Relay www.inatel.br • 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. Operação do DLCI (exemplo) Tabelas de roteamento Mapeiam os indicadores DLCI de um switch para outro www.inatel.br Circuitos Frame-Relay Os DLCI tem apenas significado local. O DLCI no destino pode ser diferente da origem www.inatel.br 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 www.inatel.br Operação do DLCI (exemplo) Princípios do Frame-Relay www.inatel.br • 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. Velocidade do Frame-Relay www.inatel.br • 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. Pilha ATM/Frame-Relay • Princípio: www.inatel.br – Concentrar as funções nas camadas físicas e de enlace PILHA OSI PILHA ATM/FRAME-RELAY REDE Funções eliminadas ou movidas para outras camadas ENLACE ENLACE FÍSICA FÍSICA Estratégia de Roteamento Frame-Relay www.inatel.br • • 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. Protocolo Frame-Relay FRAME VÁLIDO ? CAMADA 1 Não Sim www.inatel.br Testa o campo FCS Discarta DLCI conhecido ? CAMADA 2 Sim Não Discarta CAMADA 3 Envia Frame para Camada 3 www.inatel.br 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). www.inatel.br 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. www.inatel.br 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. Congestionamento www.inatel.br • 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”. www.inatel.br Nó Frame-Relay BUFFER RECEPÇÃO Congestionamento Os quadros que chegam quando o buffer de recepção está cheio são descartados. Nó Frame-Relay Os quadros que precisam ser enviados quando o buffer de transmissão está cheio são descartados. BUFFER TRANSMISSÃO Nó Frame-Relay Sinalização no Frame-Relay www.inatel.br • 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). Controle de Congestionamento www.inatel.br • • 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. www.inatel.br 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. www.inatel.br Controle de Congestionamento • Mecanismos associados ao controle de congestionamento: – Explicit Congestion Notification – Implicit Congestion Notification – Discard Eligibility Explicit Congestion Notification • Utiliza os bits: www.inatel.br – FECN (Forward Explicit Congestion Notification) – BECN (Backward Explicit Congestion Notification) Controle de Congestionamento • Suponha que o nó B está entrando em congestionamento: 1. O nó B determina que está entrando em congestionamento www.inatel.br • 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. Implicit Congestion Notification www.inatel.br • 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 FrameRelay diretamente, reduzem seu tráfego por um controle de congestionamento implícito, implementado por protocolos de alto nível, como o TCP. 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. www.inatel.br • ACK bytes recebidos Buffer disponível JANELA TCP JANELA TCP Buffer disponível ACK bytes recebidos LAN REDE FRAME-RELAY Controle de Congestionamento • Se os terminais dos usuários não reduzirem o tráfego gerado durante o período de congestionamento: – Seus quadros deverão ser DESCARTADOS. www.inatel.br • PROBLEMA: – Uma estratégia de descarte randômica não é adequada pois pode levar a retransmissão de muitos dados. A PARA B C PARA D E PARA F SEGMENTO TCP SEGMENTO TCP SEGMENTO TCP A1 A2 A3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 descarte descarte descarte CIR - Committed Information Rate www.inatel.br • 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. CIR - Committed Information Rate bits/s www.inatel.br CIR tempo CIR = média no intervalo Tc Discard Eligibility www.inatel.br • 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. Discard Eligibility www.inatel.br • 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. Discard Eligibility www.inatel.br • 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. bits/s DE=1 CIR DE=0 tempo Interconexão de Redes LAN www.inatel.br • Abordagem tradicional Interconexão de Redes LAN www.inatel.br • Abordagem Frame-Relay www.inatel.br Voz e Dados sobre Frame Relay TCP/IP sobre Frame Relay www.inatel.br • O Frame Relay foi projetado para transportar protocolos de camada superior • É um suplemento ideal para o TCP/IP Referência bibliográficas www.inatel.br • 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 www.inatel.br ATM Nunca Subestime www.inatel.br “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 Redes de Telecomunicações Atuais www.inatel.br • Redes de telefonia tradicional (PSTN) • Redes de comutação de pacotes • Redes de TV – Broadcast – Cabo – Satélite • Redes privadas – Voz (PABX) – Dados (LAN Ethernet) Desvantagens • Redes específicas – Cada rede transporta um tráfego específico. www.inatel.br • 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. Redes Modernas • Flexibilidade – Capacidade de se adaptar às mudanças tecnológicas. www.inatel.br • 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. Facilitadores • Evolução Tecnológica www.inatel.br – Tecnologia de Semicondutores – Tecnologia Óptica • Evolução do Conceito de Sistemas Requisitos de Desempenho - Natureza do Tráfego www.inatel.br CBR - Constant Bit Rate VBR - Variable Bit Rate Burst - Tráfego em rajadas Alocação de Banda www.inatel.br • Taxa média (perda de qualidade) Alocação de Banda www.inatel.br • Taxa de pico (ineficiência) Transparência Semântica • DETERMINA A POSSIBILIDADE DA REDE www.inatel.br TRANSPORTAR A INFORMAÇÃO LIVRE DE ERRO => O NÚMERO DE ERROS PONTO A PONTO INTRODUZIDO PELA REDE É ACEITÁVEL PARA O SERVIÇO. www.inatel.br Transparência Semântica • 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 www.inatel.br Transparência Temporal • 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. www.inatel.br Parâmetros para Alguns Serviços Serviço BER PLR PIR Atraso Telefonia 10-7 10-3 10-3 25/500 ms Transmissão de dados 10-7 10-6 10-6 1000 ms Vídeo 10-6 10-8 10-8 1000 ms Áudio Hifi 10-5 10-7 10-7 1000 ms Controle de processo 10-5 10-3 10-3 1000 ms www.inatel.br RDSI - FE • 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). www.inatel.br RDSI - FL • 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) www.inatel.br Requisitos a serem satisfeitos • • • • • Requisito multimídia Qualidade de serviço Temporização Sincronização Aspectos de sinalização www.inatel.br Fatores para o Desenvolvimento • 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 Necessidades de Mercado • Assinantes Residenciais www.inatel.br – 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. Largura de Banda www.inatel.br Frame Relay – 2Mbits/s 67 min. 1GB 52 seg. ATM – 155 Mbits/s Padronização/Breve Histórico www.inatel.br • 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 www.inatel.br ATM: 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. Principais Características www.inatel.br • 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. www.inatel.br ATM - 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. ATM – Definições Básicas www.inatel.br • Multiplexação Assíncrona X Síncrona ATM - Definições básicas www.inatel.br 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. www.inatel.br ATM - Definições básicas • Segmentação e Montagem das Células Conceito do ATM Diferentes serviços convergem para conexões virtuais distintas em um mesmo meio físico Taxa Taxa www.inatel.br Tempo CBR Canal virtual com taxa de bit constante (baixa) Taxa Tempo CBR Canal virtual com taxa de bit constante (alta) Taxa Tempo VBR Canal Virtual com taxa de bit varável Tempo ABR Canal virtual com taxa de bit em rajada (Avaiable Bit Rate) Nível AAL segmentação e remontagem Nível ATM multiplexação e rede de transporte MUX Célula ATM Nível Físico STM Sinchronous Transfer Mode (SDH/SONET) ATM - Definições básicas www.inatel.br A VISÃO ATM VÍDEO DADOS VOZ REDE ATM DADOS A Rede ATM transporta blocos de informação (células) com baixo delay e alta velocidade Dispositivos terminais convertem tráfego original para/de células ATM - Definições básicas www.inatel.br • 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. ATM - 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. www.inatel.br – Principal 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 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. ATM - Definições básicas www.inatel.br • 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. A CÉLULA ATM Cabeçalho www.inatel.br 5 bytes Payload 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 Nomenclatura das Interfaces NNI UNI www.inatel.br UNI UNI UNI NNI Nomenclatura das Interfaces REDE ATM 1 REDE ATM2 NNI www.inatel.br NNI NNI NNI NNI NNI PNNI NNI NNI NNI NNI UNI PNNI - PRIVATE NETWORK-NETWORK INTERFACE UNI O protocolo ATM – modelo de referência Plano do Usuário: Transporta Informação do Usuário Plano de Controle: Sinalização, operação e manutenção Gerência de Camadas: Gerência individual de cada uma das camadas Gerência de Planos: Gerência individual de cada um dos planos www.inatel.br Plano de Controle Plano do Usuário Camadas Superiores Camadas Camadas Superiores Superiores Camada AAL Camada de Camada de Adaptação Adaptação Camada ATM Camada ATM Camada Física Camada Física Plano de Gerenciamento dos Planos Plano de Gerenciamento das Camadas www.inatel.br Camadas O modelo de protocolos ATM na rede Célula Célula Usuário Usuário AAL AAL ATM ATM ATM ATM PHY PHY PHY PHY REDE ATM REDE ATM O Modelo de Referência do ATM CAMADAS www.inatel.br AAL SUBCAMADAS CS Convergência SAR Segmentação e Remontagem Controle Genérico de Fluxo Inserção e remoção de Cabeçalho Interpretação de VPI/VCI Multiplexação e Demultiplexação de Células ATM TC PHY Física FUNÇÕES PM Desacoplamento de Taxa de células Geração e verificação de HEC Delineamento de células Geração e Recuperação de frames Transmissão pelo meio físico Conversão eletro-ótica Camada Física - Sub camadas Camada AAL TC -Transmission Convergence Camada ATM PMD -Physical Medium Dependent www.inatel.br Camada Física PMD •Transmissão e alinhamento de bits •Codificação, conversão eletro-ótpca-eletro TC •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)) www.inatel.br Sub Camada PMD – Interfaces Suportadas • • • • SDH/SONET PDH Interface baseada no FDDI Baseado em células Sub Camada PMD – Interfaces Suportadas www.inatel.br Sinal Básico Estrutura Interface Órgão DS-1 (T1) Taxa (Mbps) 1,544 PDH UNI ANSI E1 2,048 PDH UNI ETSI DS-3 (T3) 44,736 PDH UNI ANSI E3 34,368 PDH UNI ETSI E4 139,264 PDH UNI ETSI SDH STM-1 155,52 SDH UNI/NNI ITU-T SDH STM-4c 622,08 SDH UNI/NNI ITU-T Baseado em Células Baseado em Células Baseado em Células FDDI PMD 155,52 Canal Limpo UNI ITU-T 622,08 Canal Limpo UNI ITU-T 25,6 Canal Limpo UNI (privativa) IBM 100 Código Blocado UNI (privativa) ATM Fórum A Sub Camada TC • É responsável por oferecer um conjunto de serviços à camada ATM, realizando funções como: www.inatel.br – Controle de erros no cabeçalho; – Delineamento de Células; – Desacoplamento da Taxa de transmissão. erro múltiplo (célula descartada) nenhum erro MODO CORREÇÃO nenhum erro MODO DETEÇÃO erro (célula descartada) erro simples (correção) A Sub Camada TC •Delineamento de Célula www.inatel.br Veirificação por Byte HEC Correto Verificação por Célula Pre-SYNCH This Graphic is the Property of Quill Training Services HUNT HEC Incorreto d HEC corretos a HEC incorretos consecutivos SYNCH consecutivos Verificação por Célula A Sub Camada TC www.inatel.br • 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 2 Byte 3 Byte 4 Byte 5 00000000 00000000 00000000 00000000 01010010 01101010 01101010 01::::: (HEC) Cabeçalho da célula vazia A camada ATM www.inatel.br • 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 Camada AAL Camada ATM Camada Física IN OUT Cabeçalho das Células nas interfaces UNI e NNI UNI – Interface Usuário / Rede NNI – Interface Rede / Rede www.inatel.br 8 1 Bits GFC VPI VPI VCI 8 1º Byte VPI VPI VCI PTI HEC Payload 48 Bytes Célula UNI CLP VCI 2º Byte 3º Byte VCI VCI VCI 1 Bits PTI HEC Payload 48 Bytes Célula NNI CLP 4º Byte 5º Byte Definição dos elementos da célula GFC – Controle de Fluxo Genérico : controle o fluxo de células na rede. www.inatel.br 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 Campo GFC www.inatel.br • 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. Campo GFC www.inatel.br B-TE1 5 células Reset N=5 B1 1 célula B-TE2 Reset B2 Reset B3 N=1 B-NT2 UPC UNI 3 células B-TE3 Obs.: Reset enviado a cada T segundos . N=3 Campo CLP www.inatel.br • 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. www.inatel.br Campo 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. www.inatel.br Campo 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 Campos VPI E VCI www.inatel.br • 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. Virtual Path Identifier - VPI • Identifica o caminho virtual da célula, no meio de transmissão • 8 bits na interface Usuário-Rede (UNI) host-switch www.inatel.br – Possibilidade de identificar 256 caminhos simultâneos • 12 bits na interface Rede-Rede (NNI) switch-switch – Possibilita até 4096 caminhos simultâneos VPI 42 VPI 36 Meio Físico de Transmissão “Real” GFC VPI VPI VCI VCI VCI PTI HEC Payload CLP Virtual Channel Identifier - VCI www.inatel.br • 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 VP Meio Físico VC VC GFC VPI VPI VCI VCI VCI VP VC PTI HEC Payload CLP Conexões e Comutação ATM Comutador de VC www.inatel.br VC VC VC VC VP VCI 4 VCI 1 VCI 2 VP VP VCI 3 VCI 1 VCI 2 VP VP VCI 1 VCI 2 Comutador de VP Conexões e Comutação ATM 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. www.inatel.br 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 ATM - SVC www.inatel.br • SVC - Switched Virtual Connection - Conexão Virtual Comutada - Conexões estabelecidas sob demanda, através de sinalização Conexões ATM- PVC www.inatel.br • PVC - Permanent Virtual Connection - Conexão Virtual Permanente Gerência de Rede www.inatel.br Conexões 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. VCC A B VCL NÓ ATM 1 NÓ ATM 2 VCL VCL NÓ ATM 3 NÓ ATM 4 C D www.inatel.br Conexões 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. VP VC VC VP VC Meio Físico Conexões ATM VPC VPL VPL Comutador ATM VPL Comutador ATM www.inatel.br Usuário Final ATM Usuário Final ATM VCL VCL VCL VCC VCL VPL VCL VCL VCC - Virtual Channel Connection VCL - Virtual Channel Link VPC - Virtual Path Connection VPL - Virtual Path Link www.inatel.br Conexões e Comutação ATM • A utilização de VPC simplifica a arquitetura de comutação e reduz o tempo de processamento e estabelecimento de novas conexões. Comutador de VC VC VC VC VC VP VCI 4 VCI 1 VCI 2 VP VP VCI 3 VCI 1 VCI 2 VP VP VCI 1 VCI 2 Comutador de VP www.inatel.br Caminho Virtual - Aplicação Múltiplo canais destinados a uma localização comum, podem ser facilmente e rapidamente comutados pela rede se eles compartilham um VPI comum. Neste caso os comutadores efetuam apenas comutação de VP (VP crossconnect) Canais 58, 63, 42, 36 ATM ATM ATM Canais 58, 63, 42, 36 ATM Conexões e Comutação ATM VPI=7 VCI=1,2,3 A nó ATM 1 www.inatel.br VPI=9 VCI=3,4 VPIin 7 9 VPI=5 VCI=1,2,3 VPI=7 VCI=1,2,3 nó ATM 2 VPIout 5 7 VPIin VPIout 5 7 VPI=7 VCI=3,4 VPI=3 VCI=3,4 C nó ATM 3 VPIin VPIout 7 3 B www.inatel.br Conexões ATM Virtual Channel Switch VCI 1 VCI 3 VPI 1 VPI 3 VCI 2 VCI 4 VCI 1 VCI 1 VPI 2 VPI 4 VCI 4 VCI 4 Virtual Path Switch www.inatel.br Comutador ATM • • • • Comutador de alta velocidade. Comutação por hardware. Utiliza VPI e VCI para tomar decisões de rotas. Várias arquiteturas possíveis. Campo 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 www.inatel.br • 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 TC GFC VPI VPI VCI VCI VCI PTI HEC Payload CLP Campo 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 www.inatel.br • 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 nenhum erro erro múltiplo (célula descartada) MODO CORREÇÃO nenhum erro erro simples (correção) MODO DETECÇÃO erro (célula descartada) A Camada de Adaptação - AAL TC - Transmission Convergence Camada AAL SAR -Segmentation And Reassembly Camada ATM www.inatel.br Camada Física Usuário AAL ATM PHY Usuário AAL ATM PHY ATM PHY ATM PHY REDE ATM • 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 www.inatel.br Camada de Adaptação ATM • 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. Classes de Serviços ATM • Classes definidas pelo ITU-T na recomendação I.362 Classe A www.inatel.br Temporização entre fonte e destino Taxa de Bit Requerida Constante Modo de Conexão Camada de Adapatação usada Classe B Classe C Não Requerida Variável Não orientado a Conexão Orientado a Conexão AAL 1 Classe D AAL 2 AAL 3/4 AAL 3/4 AAL 5 Exemplo Voz Vídeo Frame Realy IP X.25 Codificado Datagrama Camada de Adaptação ATM www.inatel.br • 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 • Classes de Serviços – QoS. www.inatel.br – 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) 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 www.inatel.br - 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 Estrutura da camada AAL AAL SAP SAP www.inatel.br Subcamada de Convergência Específica do Serviço (SSCS) (pode ser nula) Fornece funções adicionais conforme a necessidade de serviços específicos CS Parte Comum da Subcamada de Convergência (CPCS) AAL SAR Subcamada de Quebra e Remontagem SAP ATM SAP Adiciona cabeçalhos aos quadros do usuário e assegura integridade no nível de quadros Converte quadros CPCS em Células. Adiciona cabeçalhos às células para garantir integridade no nível de célula Princípio Geral da Adaptação www.inatel.br APLICAÇÃO DO USUÁRIO - CAMADA SUPERIOR H CS T H T T ::: H AAL SAR H H CS PDU SAR PDU 48 Bytes H H H 53 Bytes A sub camada CS não é requerida por todas as AALs H H Unidades de dados SAP N+1 www.inatel.br N PCI PDU PCI SDU PDU CEP • • • • • PDU - Protocol Data Unit SDU - Service Data Unit SAP - Service Access Point PCI - Protocol Control Information CEP - Connection End Point AAL 1 www.inatel.br • • • • 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). www.inatel.br AAL 2 • 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. www.inatel.br AAL 3/4 • 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. www.inatel.br AAL 5 • 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 1 AAL SAP www.inatel.br AAL SDU AAL SDU 0/1 byte Header Informação 1 byte Header 47 bytes Informação 1 bit ou 1 byte AAL SDU CS AAL CS PDU SAR PDU CS SAR SAR ATM-SAP 5 bytes Header • • • • • ATM 48 bytes Informação ATM SDU Informação ATM PDU CS CONVERGENCE SUBLAYER SAR SEGMENTATION AND REASSEMBLY PDU PROTOCOL DATA UNIT SDU SERVICE DATA UNIT SAP SERVICE ACCESS POINT ATM AAL 1 • Sub Camada de Convergência – CS: www.inatel.br – Realiza o empacotamento (desempacotamento) de amostras (AALSDUs) , 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. AAL1: Sub-camada SAR • Deteção de perda e inserção de células • Descarte de células • Numeração de sequência CS SAR ATM www.inatel.br 4 bits SN CSI 4 bits SNP SNC 3 bits 47 bytes Informação CS SDU CRC 3 bits SAR PDU Parity •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 • SN Sequence number CSI Convergence Sublayer Indication • SNC Sequence number count SNP Sequence number protection AAL1: Sub-camada SAR •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 SAP www.inatel.br CS-PDU CS AAL CSI 1 Seq 3 CRC 3 SAR PAR 1 SN SNP 4 bits 4 bits SAR-SDU SAR-PDU (48 bytes) SAP ATM Cabeçalho 5 bytes ATM-SDU SAP Célula (53 bytes) www.inatel.br A Camada AAL2 • 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 Amostras User 1 www.inatel.br Cabeçalho inicial da AAL2 47 Bytes Segundo Cabeçalho da AAL2 48 Bytes Cabeçalho da Célula ATM 53 Bytes User 2 User 3 Cabeçalhos da AAL2 www.inatel.br 3 Bytes CID LI UUI HEC 8 bits 6 bits 5 bits 5 bits 6 bits 1 bit 1 bit Offset SN P User 1 47 Bytes 48 Bytes User 2 www.inatel.br AAL 3/4 • 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. A Camada AAL 3/4 SAP APLICAÇÃO DO USUÁRIO CS www.inatel.br Hcs PAD Tcs AAL SAR 44 Bytes 44 Bytes 48 Bytes SAP ATM 53 Bytes SAP 44 Bytes Os Cabeçalhos da AAL 3/4 www.inatel.br APLICAÇÃO DO USUÁRIO 1 byte 1 byte 2 bytes CPI Btag BASize 1 byte 1 byte AL 0 a 3 bytes Etag Hcs 2 bytes Length PAD Tcs 2 bits 4 bits ST Segment Type 00 - COM 01 - EOM 10 - BOM 11 - SSM SN 10 bits MID 44 Bytes 48 Bytes 6 bits 10 bits LI CRC Camada AAL 3/4 • • • • www.inatel.br • • • • • • • • 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 CPCSPDU 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 SARPDU. 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. Multiplexação de Aplicações em uma conexão www.inatel.br Aplicação 1 : MID X Aplicação 2 : MID Y Aplicação 1 : MID X Aplicação 2 : MID Y ATM • 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. Camada AAL 5 www.inatel.br • 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 Sub-camadas da AAL 5 SAP SAP AAL-SDU CS www.inatel.br CPCS-SDU CPCS-SDU PAD Trailler AAL SAR-PDU SAR SAR-PDU SAR-PDU SAP 48 octetos ATM Célular 48 octetos 48 octetos SAP Formato do CPCS-PDU www.inatel.br Trailer CPCS-PDU CPCS-SDU PAD CPCS-UU CPI 1 a 65.535 0 a 47 1 1 Lenght 2 CRC 4 octetos Campos do CPCS-PDU • LEN - Lenght of payload – indica o número de bytes do campo de informação • CPI - Commom Part Indicator www.inatel.br – 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 www.inatel.br Operação 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). Transmissão da AAL 5 www.inatel.br • 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 0 0 GFC VPI VPI VCI 0 0 0 0 0 1 VCI VCI PTI HEC Payload CLP User ou O&M EFCI SDU bit Sinalização • É necessária para estabelecer, gerenciar e terminar circuitos virtuais comutados (SVCs). • ITU - T – Q.2931 www.inatel.br • 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. Estabelecimento da Chamada - Call Setup Parte Chamadora www.inatel.br UNI UNI Parte Chamada Liberação da Chamada - Call Release Parte Chamadora Parte Chamada www.inatel.br UNI UNI www.inatel.br Sinalização 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 Rede ATM VPI=0, VCI=5 VPI=0, VCI=5 Sinalização • PNNI (Private Network-Network Interface) – Padrão oficial para sinalização NNI • IISP (Interim Inter-Switch Signalling Protocol) www.inatel.br – Sinalização utilizada dentro de redes corporativas • AINI (ATM InterNetworking Interface) – Sinalização entre sistemas. • B-ICI (B-ISDN Inter-carrier Interface) – Sinalização entre sistemas. www.inatel.br Sinalização www.inatel.br Exemplo Controle de Tráfego • Gerenciamento de Tráfego: www.inatel.br – Essencial para a operação adequada da rede, garantindose o nível de QoS adequado para cada classe de tráfego – Envolve: • • • • Contrato de tráfego Controle de admissão de conexão Traffic Shaping Policiamento de tráfego Parâmetros descritores de tráfego www.inatel.br • São requisitados no momento do estabelecimento da conexão. • Dividem-se em: – Descritores do tráfego da fonte – Descritores do tráfego (e QoS) da conexão Descritores de Tráfego www.inatel.br • • • • 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) Descritores de Tráfego • PCR => Quantidade máxima de células por unidade de tempo que www.inatel.br • • • • 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. Contrato de tráfego - conteúdo www.inatel.br • Descritor de tráfego • Qualidade de serviço acordada • Aspectos legais www.inatel.br Policiamento 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 Algoritmo GCRA www.inatel.br 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 Algoritmo GCRA www.inatel.br 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 Voz Sobre ATM • Voz www.inatel.br – Telefonia (Fala) – Dados na faixa de Voz (Fax, Modem’s de Dados) • Problemas: – atrasos de empacotamento/desempacotamento, transferência – sincronismo entre origem e destino Tipos de Adaptação www.inatel.br PBX AAL 1 ATM AAL 2 ATM Sem Compressão 5 1 47 Voz •Uso eficiente da banda; 11% de overhead •Aplicação em redes públicas para voz CBR •Eficiente para Emulação de circuitos AAL 5 ATM Com Compressão 5 13 10 3 Voz 20 Voz 3 8 Voz •Uso ineficiente da banda; 28% de overhead •Aplicação no transporte de voz empacotada •Eficiente na multiplexação de voz empacotada 5 40 8 Voz •Uso eficiente da banda; 25% de overhead •Aplicação no transporte de voz CBR •Interface de baixo custo para desktop Emulação 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 www.inatel.br • Modo SCE (Structered Circuit Emulation - Estruturado) – A estrutura de quadro, por exemplo, 32 timeslot do E1, é reconhecida e mapeada através da rede ATM E1 Rede ATM PBX E1 PBX Emulação do circuito E1 conexão CBR Emulação de Circuito - Não Estruturado Quadro E1; 32X8 bits = 256 bits 0 30 31 www.inatel.br 256 bits 47 bytes = 376 bits Cabeçalho da camada AAL1 (1 byte) Cabeçalho da Célula ATM (5 bytes) 0 256 bits 47 bytes = 376 bits 30 31 Emulação de Circuito - Estruturado Quadro n www.inatel.br 0 1 2 3 Quadro n+1 31 0 1 2 3 47 bytes Quadro n+2 31 53 bytes Cabeçalho ATM 31 Para preencher totalmente a célula existe a necessidade de se esperar por 47 quadros (47 amostras). Compromisso entre eficiência e atraso Pode estar vazio Cabeçalho da AAL1 0 1 2 3 Emulação de Circuito - Estruturado Quadro n Quadro n+1 www.inatel.br 0 1 2 3 4 5 6 7 31 0 1 2 3 4 5 6 7 Quadro n+2 31 0 1 2 3 4 5 6 7 Emulação de circuito estruturado possibilita a comutação de sub taxas de 2 Mbps (N x 64kbps) 47 bytes Pode estar vazio Cabeçalho da AAL1 53 bytes Cabeçalho ATM 31 Referências Bibliográficas www.inatel.br • • • • • 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.