ATM ATM – Princípio de funcionamento

ATM
Asynchronous Transfer Mode
FEUP/DEEC/RBL – 2005/06
José Ruela
ATM – Princípio de funcionamento
• O Modo de Transferência Assíncrono (Asynchronous Transfer Mode - ATM)
é uma tecnologia rápida de comutação de pacotes, orientada à conexão
– a unidade de transmissão e comutação designa-se por Célula (pacote de
comprimento fixo e pequeno)
– as Células são transportadas em Circuitos Virtuais (Comutados ou
Permanentes)
– o processo de comutação é simplificado, uma vez que não são
suportados nos nós da rede mecanismos complexos de controlo de erros
e de fluxo
• Os fluxos de células de vários Circuitos Virtuais são multiplexados e
competem pelos recursos da rede
– são necessárias filas de espera para arbitrar o acesso aos recursos
partilhados (resolução de conflitos de curto prazo)
– visto que uma rede ATM suporta serviços com diferentes características
e diferentes requisitos de Qualidade de Serviço (QoS), são necessários
mecanismos de controlo de tráfego que permitam diferentes tipos de
reserva e atribuição de recursos aos fluxos em competição, com
exploração de multiplexagem estatística quando tal for possível
ATM – multiplexagem e comutação
fila de
espera
fonte
fonte
aa
fluxo
multiplexado
de células
fonte
fonte
bb
fonte
fonte
cc
b
y
c
c
a
z
c
1
comutação 1
espacial 2
comutação
N
M
de etiqueta
y
t
cabeçalho
dados
a, b, c, ... indicador de canal
virtual
k
n
n
k
Entrada
m
g
h
Saída
Porta CV Porta CV
g
1
a
b
c
2
1
N
n
n
g
M
y
z
c
1
N
2
k
h
m
t
controlo
controlo de
de
comutação
comutação
Tabela de translação de
portas / canais virtuais
ATM – Multiplexagem Estatística
• É inerente ao modo de operação do ATM que a ocupação de células de um
CV seja irregular (assíncrona), não obedecendo a um padrão pré-definido
• A multiplexagem e comutação de células ATM origina variações de débito e
atraso, pelo que a ocupação de células num CV depende do próprio padrão
de tráfego (débito constante ou variável) submetido ao CV, mas também da
disponibilidade e modo de atribuição dos recursos objecto de competição
• A importância das variações instantâneas do débito e do atraso depende dos
requisitos de Qualidade de Serviço; a existência de tráfego com débito
variável possibilita a exploração de Multiplexagem Estatística
– a multiplexagem estatística permite aumentar a eficiência na utilização de
recursos
– a multiplexagem estatística aumenta a probabilidade de conflitos no acesso a
recursos, originando situações de sobrecarga que agravam os atrasos e podem
mesmo originar perdas (overflow de buffers)
• O grau de multiplexagem estatística (ganho estatístico) resulta assim de um
compromisso entre eficiência e QoS – o que exige negociação de contratos
por CV e uma caracterização rigorosa do tráfego e dos objectivos de QoS
ATM – Reserva e Atribuição de Recursos
• A necessidade de satisfazer diferentes requisitos de QoS exige que numa
rede ATM se considerem classes de tráfego que serão objecto de tratamento
diferenciado no que se refere à reserva e atribuição de recursos
– a reserva de recursos está associada ao processo de aceitação de uma chamada
– a atribuição de recursos é um processo dinâmico face ao tráfego em competição
• Podemos considerar genericamente três tipos de requisitos de QoS a que
correspondem três possíveis estratégias diferentes de reserva de recursos
– Reserva Determinística, que permite oferecer garantias estritas (e.g., atraso
máximo não excedido) a serviços com requisitos de tempo real
– Reserva Estatística, que permite oferecer garantias expressas em termos
probabilísticos a serviços com débito variável sem requisitos de tempo real
(e.g., garantia de débitos e atrasos médios, mas atraso máximo não controlado)
– Ausência de Reserva, para serviços best-effort aos quais não são oferecidas
quaisquer garantias
• As estratégias de atribuição de recursos procuram satisfazer os requisitos de
QoS de cada classe de tráfego face ao tráfego instantâneo, à atribuição
corrente de recursos às várias classes e à disponibilidade de recursos
Transparência Temporal
• Idealmente caracteriza a possibilidade de a rede transportar
informação num tempo mínimo (atraso mínimo e variação do
atraso nula)
– Esta propriedade é importante em serviços com requisitos de
tempo real, caracterizados pelo envio de fluxos contínuos de
informação (com débito constante ou variável), de modo a
preservar as caracteríticas temporais da informação trocada entre
emissor e receptor
• Na prática traduz a possibilidade de a rede transportar
informação com atrasos controlados (isto é, com controlo quer
do atraso máximo quer da variação do atraso)
– O receptor pode assim compensar a variação do atraso (delay
jitter), reconstituindo um fluxo contínuo com propriedades
temporais idênticas às do fluxo gerado pelo emissor
Componentes do Atraso
• Numa rede ATM existem vários factores que contribuem para o atraso,
sendo alguns específicos da tecnologia ATM
– Atraso de propagação – depende da distância
– Atraso de transmissão – corresponde ao tempo de transmissão das células
– Atraso de comutação – corresponde ao atraso nos comutadores
• Atraso fixo de comutação – é inerente à arquitectura de comutação, mas em geral
é pequeno (representa o atraso mínimo de comutação, que ocorre quando a fila de
espera se encontra vazia)
• Atraso de fila de espera – resulta da necessidade de usar filas de espera para
arbitrar o acesso a recursos partilhados e reduzir a probabilidade de perda de
pacotes; esta componente do atraso é variável e depende da carga na rede
– Atraso de empacotamento – esta componente do atraso está presente em
serviços de tempo real e representa o tempo necessário para acumular os bits
a transmitir numa célula; depende do débito do serviço e do tamanho do
campo de informação (payload) da célula
– Atraso de desempacotamento – esta componente do atraso existe nos serviços
de tempo real e resulta da necessidade de compensar a variação do atraso
(delay jitter); a soma dos atrasos de desempacotamento e de fila de espera
deve ser constante (coincidindo com o atraso máximo de fila de espera)
Atraso em serviços de tempo real
Probability
Density
1-α
α
Cell Transfer Delay
Fixed Delay
Peak-peak CDV
maxCTD
Cells Delivered Late
or lost
Controlo do atraso
• Os serviços de tempo real requerem controlo estrito do atraso
por parte da rede
– A reserva de recursos e a atribuição de prioridade mais elevada
no escalonamento permite usar filas de espera pequenas e
garantir uma pequena probabilidade de perdas
– O atraso em fila de espera é tanto menor quanto menor for o
tamanho da célula
• O atraso de empacotamento é tanto menor quanto menor for o
tamanho da célula e maior o débito do serviço
– O serviço de voz constitui um caso crítico (por exemplo, a norma
G.164 especifica a utilização de canceladores de eco quando o
atraso excede 25 ms, numa direcção)
– Considerando o caso de um serviço de voz com um débito igual a
64 kbit/s e um payload da célula ATM de 48 octetos, o atraso de
empacotamento é igual a 6 ms (este valor do atraso deve ser
contabilizado na rede de acesso)
Transparência Semântica
• Idealmente caracteriza a possibilidade de a rede transportar
informação sem erros, garantindo a sua integridade
• Na prática traduz a possibilidade de a rede transportar informação
com um número de erros limitado, cujo valor aceitável depende do
serviço
– Os serviços de dados requerem integridade total da informação
(transparência semântica)
• a estratégia de não recuperação de erros em redes ATM remete o controlo
para os sistemas terminais, que efectuam retransmissão extremo-a-extremo
• embora os atrasos não sejam críticos, é vantajoso reduzir a taxa de perdas
na rede e evitar avalanches de retransmissões, pois a perda de uma única
célula determina a perda do respectivo pacote (e a inutilidade das outras
células do mesmo pacote) e a necessidade da sua completa retransmissão
– Os serviços de tempo real não toleram os atrasos inerentes a
mecanismos de retransmissão extremo-a-extremo
• a taxa de perdas na rede deve ser controlada de acordo com os requisitos
do serviço; do ponto de vista do serviço, pacotes entregues com atrasos
que excedam um valor pré-definido são descartados pelo receptor, pelo
que têm o mesmo efeito que pacotes perdidos na rede
Perda de células em redes ATM
• Possíveis causas de perda de células em redes ATM
– Erros de transmissão
• Torna-se necessário definir uma estratégia de protecção do
cabeçalho e/ou do payload da célula e possíveis acções
• A estratégia de protecção deve ter em conta os tipos de erros
• As consequências dos erros de transmissão dependem da estratégia
de detecção e/ou correcção adoptada
– uma consequência possível é naturalmente o descarte de células
– erros de interpretação do cabeçalho podem causar perda e inserção
errada de células (entrega num destino diferente do pretendido)
– Congestionamento nos nós da rede
• O overflow de buffers tem como consequência o descarte de células
• O descarte de células pode ser feito de forma selectiva e inteligente
– Atrasos na rede
• Para serviços de tempo real, células recebidas com atraso superior
a um valor crítico são consideradas perdidas pelo serviço
Erros de transmissão em redes ATM
• A estratégia de protecção de células adoptada em redes ATM foi
definida tendo em conta o impacto dos erros de transmissão no
cabeçalho e no payload das células
– Erros simples – são erros não correlacionados, com frequência de
ocorrência muito baixa (o que não impede que possam ocorrer
múltiplos erros simples e independentes numa célula)
• Não se justifica o overhead de detectar erros simples no payload, dada a
sua muito baixa frequência de ocorrência
• A importância do cabeçalho da célula no seu encaminhamento justifica a
detecção (e eventual correcção) de erros simples no cabeçalho, com o
objectivo de evitar a entrega de células no destino errado (misrouting)
– Erros em burst – ocorrem normalmente durante operações de
manutenção; podem afectar o cabeçalho e o payload de uma célula e
eventualmente de múltiplas células
• Não se justifica a detecção deste tipo de erros no payload, já que a célula
será provavelmente descartada devido a erros no cabeçalho
• Não se justifica a complexidade da correcção do cabeçalho, pois para além
do risco de correcção errada, o payload estará provavelmente afectado; é
preferível detectar este tipo de erros e descartar a célula
Estratégia de protecção do cabeçalho
• O cabeçalho das células deve ser protegido para evitar
encaminhamento errado (misrouting)
• Justifica-se um mecanismo de correcção de erros simples, pela
simplicidade e vantagens que oferece
• Erros em burst devem ser detectados mas não corrigidos
– Uma tentativa de correcção pode agravar o problema, pois existe o risco
de misrouting devido a uma correcção errada
– A correcção, mesmo se bem sucedida, seria possivelmente inútil, dada a
elevada probabilidade de erro no payload
• Torna-se assim necessário um mecanismo que
– detecte erros simples e os corrija (excepto em casos excepcionais)
– detecte erros em burst e os distinga de erros simples, permitindo o
descarte das células em vez duma tentativa de correcção
– se adapte ao tipo de erro
Detecção/correcção de erros no cabeçalho
• O cabeçalho das células é protegido por um código cíclico
• A ocorrência de erros no cabeçalho de células consecutivas, ainda
que sejam erros simples, é tratada como no caso de um burst de erros
– os erros simples apenas são corrigidos se ocorrerem em células não
consecutivas ou na primeira célula de uma sequência (burst) de células
com erro(s) no cabeçalho
• O sistema alterna entre dois estados (modos)
– Modo de correcção
• Na ausência de erros, o sistema encontra-se no modo de correcção
• Se for detectado um erro simples, o erro é corrigido, a célula é aceite e o
sistema passa para o modo de detecção
• Se for detectado um erro múltiplo, o erro não é corrigido, a célula é
descartada e o sistema passa para o modo de detecção
– Modo de detecção
• Enquanto forem detectados erros (simples ou múltiplos), as células são
descartadas e o sistema mantém-se no modo de detecção
• Quando for detectada uma célula sem erro, esta é aceite e o sistema passa
para o modo de correcção
Detecção/correcção de erros no cabeçalho
célula sem erros
• célula válida
modo de
correcção
(normal)
célula sem erros
• célula válida
célula com 1 erro
• correcção cabeçalho
• célula válida
célula com erro(s)
• célula rejeitada
modo de
detecção
célula com múltiplos erros
• célula rejeitada
Consequências da estratégia de protecção
• Erros no payload
– Eventuais erros no payload não são detectados
– Uma célula que apenas tenha erro(s) no payload não será
descartada e será entregue no destino correcto; a detecção e
recuperação compete a protocolos de mais alto nível
• Erros no cabeçalho
– No caso de se tratar de erro simples, o erro é detectado e pode
ser correctamente corrigido (se no modo de correcção), pelo
que a célula será entregue no destino correcto
– No caso de se tratar de erro múltiplo
• Se o erro for detectado como erro múltiplo, não há qualquer
tentativa de correcção e a célula é descartada
• O erro pode não ser detectado ou pode ser detectado como erro
simples e corrigido erradamente
– se o cabeçalho resultante for “válido”, a célula é mal encaminhada
(misrouting)
– se o cabeçalho resultante não for “válido”, a célula é descartada
Células erradas, perdidas e mal inseridas
• Célula errada
– Entregue no destino correcto, mas apenas com erro no payload
• Célula perdida
– Descartada pela rede
• Overflow
• Erro no cabeçalho detectado e decisão de não corrigir
• Erro no cabeçalho não detectado ou detectado e mal corrigido,
mas cabeçalho “inválido”
– Descartada pelo destinatário
• Célula inútil para o serviço por ter excedido o atraso máximo
• Célula perdida / mal inserida
– Célula mal encaminhada (misrouting)
• Erro no cabeçalho não detectado ou detectado e mal corrigido,
mas cabeçalho “válido”
Campo de Informação das células ATM
• Na definição do campo de Informação (payload) das células
ATM consideraram-se vários aspectos e diversos critérios na
avaliação das possíveis alternativas
– Opção entre comprimento fixo ou variável
– Especificação da dimensão do payload (definição do valor
máximo, no caso de se optar por comprimento ser variável)
Payload fixo ou variável – critérios
– Eficiência
• Pacotes de comprimento variável requerem um cabeçalho maior
(suporte à função de delineação), mas a eficiência aumenta com o
tamanho do pacote
• Ao fragmentar pacotes de dados para transporte em células ATM de
comprimento fixo, a última célula ficará em geral parcialmente cheia
• As vantagens de pacotes de comprimento variável são marginais, se se
considerar a necessidade de limitar o seu tamanho (em particular com
o objectivo de reduzir os atrasos)
• A utilização de pacotes de muito pequena dimensão compromete a
eficiência (visto o overhead do cabeçalho ser fixo)
• Considerando valores mínimos e máximos relativamente próximos
acaba por não se tirar partido de usar comprimentos variáveis
Fragmentação de pacotes em células
• A figura representa a eficiência associada ao processo de fragmentação de
pacotes, em função do seu comprimento
• Considera-se uma célula ATM com 5 octetos de cabeçalho e 48 de payload
• Consideram-se tramas AAL5 que acrescentam 8 octetos ao pacote a fragmentar
160
Physical (155,520)
SONET/SDH (149,760)
Throughput (Mbit/s)
140
ATM (135,632)
120
AAL5
100
80
60
40
0
400
800
User data (bytes)
1200
1600
Payload fixo ou variável – critérios
– Velocidade de operação
• Processamento do cabeçalho
– Se o comprimento da célula for fixo, o tempo disponível para processar o
cabeçalho é constante e conhecido (por exemplo, 2.7 μs com células
ATM com 53 octetos e transmissão a 155 Mbit/s)
– Se o comprimento for variável, o tempo crítico de processamento é
definido pela dimensão do pacote mais pequeno
• Gestão de memória
– A gestão de memória é simples se as células tiverem comprimento fixo
(a memória é atribuída em unidades do mesmo tamanho)
– A atribuição e gestão de blocos de memória é mais complexa com
pacotes de comprimento variável
Payload fixo ou variável – critérios
– Tamanho de memória (filas de espera)
• O dimensionamento do espaço em memória requerido pelas filas de espera
depende da carga na rede e da probabilidade de perda de pacotes aceitável; no
caso de pacotes de comprimento fixo o dimensionamento da memória é
simples (número de pacotes multiplicado pelo respectivo tamanho)
• No caso de pacotes de comprimento variável seria necessário conhecer a
distribuição dos tamanhos dos pacotes e a combinação de serviços para um
dimensionamento eficiente do espaço em memória; a alternativa simples e
conservadora consiste em fazer o dimensionamento tendo em conta o
comprimento máximo dos pacotes (o que provoca desperdício)
– Atraso
• A redução dos atrasos em fila de espera requer a redução do tamanho dos
pacotes
• A necessidade de reduzir o tamanho dos pacotes reduz a sua possível gama de
variação, pelo que se perdem os efeitos associados ao tamanho variável
Opção por payload fixo
• Pesando o compromisso entre os critérios de eficiência e de
atraso, concluiu-se pela vantagem de reduzir os atrasos,
sacrificando um aumento marginal da eficiência
– A consequente redução do tamanho dos pacotes implicaria uma
gama de tamanhos relativamente pequena, caso se optasse por
pacotes de comprimento variável
• Neste contexto, o ITU-T optou por uma dimensão fixa do
payload das células ATM (e portanto das próprias células),
dadas as vantagens adicionais
– Menor complexidade da gestão de memória e de buffers das
filas de espera
– Requisitos de processamento conhecidos, pois o intervalo de
tempo entre células é constante
• Uma vez tomada esta decisão, tornava-se necessário definir
um valor para a dimensão do payload das células ATM
Dimensão do payload – critérios
– Eficiência
• Tamanhos elevados têm teoricamente a vantagem duma maior
eficiência
– Como contrapartida, o processo de fragmentação de pacotes de dados
causa um maior desperdício na ocupação da última célula
– Igualmente poderia obrigar ao envio de células parcialmente cheias, no
caso de serviços de voz, para reduzir o tempo de empacotamento
– Complexidade de implementação
• Com o aumento do tamanho das células diminui a velocidade de
processamento requerida, enquanto que com a redução do tamanho
diminui a quantidade de memória necessária
– Atraso
• A diminuição do tamanho das células tem como consequência a
diminuição do tempo de empacotamento, do tempo de comutação
(forwarding) e do tempo de transmissão
• A fragmentação de pacotes longos permite reduzir os tempos de espera
de pacotes curtos, permitindo maior flexibilidade na multiplexagem de
vários tipos de tráfego
Dimensão do payload
• A eficiência e o tempo de processamento do cabeçalho são
favorecidos com células de maior dimensão
• A necessidade de controlar os atrasos, especialmente os de
empacotamento, requer células pequenas
– O serviço de voz (64 kbit/s) assumiu um papel importante na
escolha da dimensão do payload
• Um tamanho de 32 octetos dispensaria o recurso a canceladores de
eco
• Um tamanho de 64 octetos exigiria canceladores de eco ou o envio
de células parcialmente cheias
• O ITU-T acabou por optar, como compromisso, por um
tamanho do payload das células ATM de 48 octetos
Funcionalidade do cabeçalho
• O cabeçalho das células ATM tem uma funcionalidade reduzida,
com o objectivo de simplificar o processamento e assim aumentar
a velocidade de comutação
• Principais funções associadas ao cabeçalho
– Identificação de conexões (circuitos) virtuais
– Protecção do cabeçalho (detecção e correcção de erros)
• Outras funções possíveis
–
–
–
–
Delineação de células
Indicação do tipo de célula
Indicação de prioridades
Controlo de acesso múltiplo
Identificação de circuitos virtuais
• Um circuito virtual tem associado um caminho fixo na rede
– um circuito virtual forma-se pela concatenação de canais virtuais entre nós
da rede
– os identificadores de circuitos virtuais têm significado local, isto é,
identificam os canais virtuais que formam o circuito virtual
– numa rede ATM, circuitos virtuais diferentes podem partilhar o mesmo
caminho (se estabelecidos entre os mesmos pontos de acesso) ou podem
ter partes dos seus caminhos comuns
• Pode ser vantajoso tratar em conjunto grupos de canais virtuais que
pertençam a circuitos virtuais com caminho ou parte do caminho
comum; uma forma de conseguir este objectivo consiste em estruturar
os identificadores de circuito virtual em duas partes
– VPI – Virtual Path Identifier (Identificador de Caminho Virtual)
– VCI – Virtual Channel Identifier (Identificador de Canal Virtual)
Canais e Caminhos Virtuais
• Um Caminho Virtual (VP – Virtual Path) constitui uma forma
de agrupar (encapsular) Canais Virtuais (VC – Virtual Channel),
permitindo que sejam tratados em conjunto
• Esta estruturação e a exploração do conceito de VP requer dois
tipos de equipamento de comutação
– Comutadores de VP (VP Switches)
• comutam grupos de canais virtuais (não alteram o valor de VCI)
• estes comutadores são tipicamente cross-connects
– Comutadores de VC (VC Switches)
• comutam individualmente canais virtuais
• a comutação de VC implica que estes comutadores realizem
igualmente comutação de VP
– os canais virtuais são desencapsulados, comutados e novamente
encapsulados noutro VP
Comutador de VP
Comutador de VP e VC
Ligações / conexões de Canal Virtual
• Canal Virtual (Virtual Channel)
– termo que designa uma capacidade de transporte unidireccional de
células ATM relacionadas por um identificador comum (VCI / VPI)
• Ligação de Canal Virtual (Virtual Channel Link – VCL)
– meio de transporte unidireccional de células ATM de um canal virtual,
entre um ponto em que um VCI é atribuído e outro em que esse valor é
traduzido ou removido
– um VCL termina em end-systems ATM ou em comutadores de VC
– um VC Link é identificado num VPC por um VCI próprio
• Conexão Virtual (Virtual Channel Connection – VCC)
– concatenação de VC Links
– definida entre VCC endpoints, isto é, pontos em que a camada ATM é
acedida (a partir de AAL)
Ligações / conexões de Caminho Virtual
• Caminho Virtual (Virtual Path)
– termo que designa uma capacidade de transporte unidireccional de
células ATM pertencentes a canais virtuais relacionados por um
identificador comum (VPI)
• Ligação de Caminho Virtual (Virtual Path Link – VPL)
– meio de transporte unidireccional de células ATM de vários canais
virtuais agrupados num VPC, entre um ponto em que um VPI é atribuído
e outro em que esse valor é traduzido ou removido
– um VPL termina em end-systems ATM ou em comutadores de VP
– um VP Link é identificado por um VPI próprio
• Conexão de Caminho Virtual (Virtual Path Connection – VPC)
– concatenação de VP Links
– definida entre VPC endpoints em end-systems ou comutadores de VC
(pontos em que um VCI é atribuído, traduzido ou removido)
Exemplo
• A figura representa três conexões virtuais (VCC) entre dois end-systems ATM
•
•
•
•
as três conexões virtuais partilham o mesmo caminho
cada um dos VCC forma-se pela concatenação de VCL (realizada pelos comutadores VC)
cada grupo de VCL é encapsulado num VPC
um VPC pode encapsular VCLs de outras conexões virtuais (não representadas)
AAL
AAL
VCI = 1, 3, 4
VCI = 5, 1, 2
VC
VCI = 3, 6, 1
VC
VP
VP
VP
VP
VPI = 2
VPI = 5
VPI = 3
VPI = 4
VPL
VPL
VPL
VPL
VPC
VCL
VC
VC
VP
VP
VPI = 6
VPL
VPC
VCL
VPC
VCL
VCC
Comutação de Caminhos Virtuais
VPI=8
VCI=1, 2, 3
VPI=7
VCI=1, 2, 3
VPI=5
VCI=1, 2, 3
comutador
VP
VPI=9
VCI=3, 4
comutador
VP
VPin VPout
7
5
9
6
VPin VPout
5
8
VPI=6
VCI=3, 4
VPin VPout
6
3
comutador
VP
VPI=3
VCI=3, 4
Gestão de Caminhos Virtuais
• O controlo de VPs envolve o cálculo de rotas, a atribuição de capacidade e a
manutenção de informação de estado das conexões
• O estabelecimento de uma conexão / circuito virtual (VCC) pressupõe a
existência de VPCs com capacidade disponível
– é necessário guardar a informação de estado do circuito virtual e o mapeamento
dos valores VPI/VCI
• A comutação de VPs oferece diversas vantagens
– encaminhamento mais eficiente – novos VCs podem usar VPs existentes, sendo
apenas necessário atribuir valores de VCI livres; pode ser necessário escolher
entre VPs alternativos
– comutação mais simples – é necessário comutar apenas o valor VPI em todos os
canais virtuais que partilham o mesmo VP
– comutação conjunta de grupos de VCs, o que permite
• reencaminhamento mais fácil em caso de falhas
• agrupamento de circuitos virtuais por Qualidade de Serviço
• constituição de redes privadas virtuais
• VPs constituem um instrumento de gestão dos operadores, permitindo reduzir
os custos com o controlo da rede – as acções de gestão são aplicadas a grupos
de conexões agregadas numa entidade única e não a um número elevado de
conexões individuais
Hierarquia de transmissão
camada
ATM
nível canal
virtual
nível caminho
virtual
camada
física
nível caminho
transmissão
nível secção
digital
nível secção
regenerador
ponto terminal
do nível respectivo
ponto intermédio
do nível respectivo
conexão de canal virtual (VCC)
ligação VC
(VCL)
conexão de caminho virtual (VPC)
ligação VP
(VPL)
caminho de transmissão
secção digital
secção
regenerador
Protecção do cabeçalho
• O cabeçalho das células ATM inclui um campo HEC (Header
Error Control) de oito bits, com capacidade de correcção de
erros simples e detecção de erros múltiplos
• O polinómio gerado pelos bits do cabeçalho é multiplicado por
x8 e dividido por x8 + x2 + x + 1 (polinómio gerador)
• Ao padrão resultante do resto da divisão é adicionado pelo
emissor o padrão fixo 01010101
Delineação de células
• Foram consideradas (e rejeitadas) várias alternativas para delineação de células
ATM
– inserção de flags e bit stuffing
– uso de células vazias (idle)
– uso de células regulares de sincronização
• Sem prejuízo de mecanismos específicos de algumas interfaces físicas, o
método geral de delineação de células baseia-se na correlação entre os bits do
cabeçalho a proteger e os bits do HEC; para aumentar a robustez do método, o
payload da célula é sujeito a scrambling
bit a bit
HEC correcto
célula a
précélula
sincron.
procura
α HECs incorrectos
consecutivos
HEC incorrecto
δ HECs correctos
consecutivos
sincron.
célula a célula
α= 7
δ = 6 (SDH)
8 (células)
ATM – Modelo Protocolar de Referência
Planos
Plano C
Plano U
Protocolos de camadas superiores
Camada de Adaptação ATM
Gestão de camadas
Plano G
Camada ATM
Camada física
• U Utilizador
• Transferência de dados das aplicações
• C Controlo
• Sinalização
• Controlo de chamadas e conexões
• G Gestão
• Gestão do sistema
• Gestão de camadas
• Operação e Manutenção (OAM)
Funções das camadas
Camadas
AAL ATM
Adaptation
Layer
ATM
CS
Convergence Sublayer
SAR Segmentation and
Reassembly Sublayer
Funções
• dependente do serviço
• segmentação das unidades de dados de serviço em
células e vice-versa
• controlo de fluxo genérico
• extracção / geração dos cabeçalhos das células
• tradução de indicadores de canal virtual (VPI/VCI)
• multiplexagem / desmultiplexagem de células
ATM Layer
TC
Transmission
Convergence Sublayer
• adaptação do débito do fluxo de células à capacidade
do sistema de transmissão (cell rate decoupling)
• geração / verificação do HEC (Header Error Control)
• delineação de células
• mapeamento de células na trama de transmissão
• geração / recuperação da trama de transmissão
PM
Physical Medium
Sublayer
• sincronização de bit e codificação
• interface eléctrica / óptica dependente do meio físico
PHY Physical
Layer
Interfaces de rede
UNI pública
B-ICI
NNI pública
redes públicas
MAN / WAN
rede
privada
UNI pública
NNI privada
(P-NNI)
UNI
privada
rede
privada
INI
UNI
NNI
B-ICI
INI
User Network Interface
Network Node Interface
Broadband Inter Carrier Interface
Internetwork Interface
Tipos de células
• Do ponto de vista da camada física as células designam-se por
– Células vazias (idle) – células inseridas / extraídas pela camada física
para adaptar o débito do fluxo de células à capacidade do sistema de
transmissão (cell rate decoupling)
– Células inválidas – células com erro(s) no cabeçalho, que não foi
modificado pelo processo de controlo de erros (HEC), sendo descartadas
– Células válidas – células cujo cabeçalho não tem erro ou foi modificado
pelo processo de controlo de erros (HEC)
• As células válidas podem pertencer à camada física (por exemplo, células
OAM) ou à camada ATM (células de sinalização, OAM e de gestão de
recursos, para além de células com dados do utilizador)
• Do ponto de vista da camada ATM as células designam-se por
– Células atribuídas (assigned) – células que fornecem serviço a
aplicações que usam o serviço da camada ATM
– Células não atribuídas (unassigned) – células da camada ATM que não
são células atribuídas (mas que são submetidas ao nível físico); garantem
um fluxo contínuo de células na interface com a camada física
Adaptação ao sistema de transmissão
• O transporte de células ATM pode realizar-se usando diversas
interfaces físicas, o que requer a especificação das respectivas funções
de convergência (transmission convergence sublayer)
• No caso de sistemas que usam estruturas de transmissão baseadas em
tramas (SDH/SONET, PDH), o fluxo de células é mapeado no payload
das tramas, sendo também necessário realizar adaptação do débito à
capacidade do sistema, bem como delineação de células
• Em alternativa, a transmissão pode consistir num fluxo (contínuo ou
descontínuo) de células, sem recurso a qualquer estrutura (trama) –
sistema baseado em células
• A adaptação do débito pode ser feita de dois modos
– Inserção de células vazias (idle) pela camada física
– Inserção de células não atribuídas (unassigned) pela camada ATM
(neste caso, a interface entre a camada ATM e o sistema de
transmissão providencia um sinal para geração de células ATM)
Interfaces a 155 520 kbit/s (UNI)
• Baseada em tramas (frame based)
–
–
–
–
Interface física: SDH/SONET
As células ATM são mapeadas no contentor virtual VC-4
Débito útil: 149 760 kbit/s (26/27 do débito total)
Fluxos OAM: transportados nos octetos OAM da estrutura (SOH e POH)
• Baseada em células (cell based)
– Por razões de compatibilidade foi definida uma interface baseada em
células com o mesmo débito total e o mesmo débito útil que no caso da
transmissão baseada em tramas SDH/SONET
– A estrutura de transmissão é baseada num fluxo contínuo de células,
devendo garantir-se no mínimo uma célula da camada física por cada 27
células
• A camada física deve gerar no máximo uma célula OAM por cada 27 células
e no mínimo uma por cada 513
• A inserção de células vazias (idle) ocorre em dois casos: se no momento de
transmitir uma célula da camada física (uma em 27) não for possível gerar
uma célula OAM ou para adaptação do débito (cell rate decoupling) quando
não existir uma célula ATM disponível
Trama SDH a 155 520 kbit/s (UNI)
OH
9
carga de transporte
261
VC-4
RSOH
apontadores
9
6
3
carga ATM: 149 760 kbit/s
MSOH
célula ATM
VC-4 POH
Trama SDH a 622 080 kbit/s (UNI)
261 X 4
9X4
VC-4-4C
RSOH
apontadores
9
6
3
carga ATM: 599 040 kbit/s
MSOH
célula ATM
VC-4-4C POH
octetos nulos
Interface baseada em FDDI
• Interface privada a 100 Mbit/s baseada na interface física do
FDDI
– É usado o código 4B5B, explorando-se a utilização de alguns
símbolos do código
• A transmissão é baseada em células, mas as células não são
transmitidas necessariamente de forma contígua
– Na ausência de células a transmitir, são inseridos símbolos JK
entre células (11000 10001)
– Cada célula é precedida por um octeto formado pelos símbolos
TT (01101 01101)
Interface baseada em Fiber Channel
• Interface privada a 155.52 Mbit/s baseada na interface física do
Fiber Channel
– É usado o código 8B10B
• A transmissão é baseada numa trama constituída por 27 células e
com um período de 73.61 μs
– A primeira célula da trama tem um formato especial
• Um delimitador constituído por 5 octetos, usados para sincronismo a
nível de octeto e de trama (as células são alinhadas em relação à
trama)
• Um payload constituído por 48 octetos reservados para funções
OAM da camada física
– As restantes 26 células constituem o payload da trama com
capacidade 149.76 Mbit/s, idêntica às das restantes interfaces a
155.52 Mbit/s
– A adaptação de débito (cell rate decoupling) é realizada com
células não atribuídas (unassigned) da camada ATM
Camada ATM
– As principais funções da camada ATM são a multiplexagem e a
comutação de células de diferentes conexões virtuais
• Células de uma mesma conexão transportam um identificador comum,
que tem significado local em cada interface e que, por essa razão, é
normalmente alterado no processo de comutação
• O identificador de conexão é estruturado em duas partes
– VPI – Virtual Path Identifier
– VCI – Virtual Channel Identifier
– Células atribuídas (assigned) da camada ATM podem ser de vários
tipos, sendo identificadas por combinações específicas de valores de
VPI/VCI e PT
•
•
•
•
Células com dados de utilizador
Células de sinalização
Células OAM da camada ATM
Células de Gestão de Recursos
Cabeçalho das células ATM (UNI e NNI)
8
7
6
5
4
3
GFC
VPI
2
1
VPI
VCI
VCI
UNI
VCI
PT
CLP
HEC
8
7
6
5
4
3
2
1
VPI
VPI
VCI
VCI
NNI
VCI
PT
CLP
HEC
CLP
GFC
PT
Cell Loss Priority
Generic Flow Control
Payload Type
HEC
VPI
VCI
Header Error Control
Virtual Path Identifier
Virtual Channel Identifier
Octet
1
2
3
4
5
Octet
1
2
3
4
5
Payload Type
Bits
432
000
User data cell, congestion not experienced.
ATM user-to-ATM-user indication = 0
001
User data cell, congestion not experienced.
ATM-user-to-ATM-user indication = 1
010
User data cell, congestion experienced.
ATM-user-to-ATM-user indication = 0
011
User data cell, congestion experienced.
ATM-user-to-ATM-user indication = 1
100
OAM F5 segment associated cell
101
OAM F5 end-to-end associated cell
110
Resource management cell
111
Reserved for future VC functions
Camada AAL – ATM Adaptation Layer
• A camada AAL acrescenta funcionalidade aos serviços fornecidos pela
camada ATM, de forma a satisfazer diferentes requisitos das camadas
superiores
• A diversidade de aplicações e respectivos requisitos requer diferentes
protocolos AAL, que são realizados extremo-a-extremo, em hosts ATM
ou em elementos de rede – bridges e routers – que usam ATM para
comunicar entre si (e.g., IP sobre ATM e emulação de LANs em ATM)
• A camada AAL é dividida em duas sub-camadas
– CS – Convergence Sublayer
– SAR – Segmentation and Reassembly Sublayer
Estrutura das camadas AAL e ATM
AAL-SAP
CS-PDU
header
CS-PDU
trailer
CS-PDU payload
AAL
Convergence
Sublayer (CS)
CS
AAL-SDU
CS-PDU
Segmentation
and Reassembly (SAR)
sublayer
SAR-PDU
header
SAR-PDU
payload
SAR-PDU
trailer
SAR
No SAP defined between CS and SAR
SAR-PDU
ATM-SAP
ATM
ATM-SDU
ATM
layer
Cell
header
Cell information field
(cell payload)
ATM-PDU = Cell
Exemplos de Funções da Camada AAL
• Empacotamento / Desempacotamento (e.g., amostras de voz,
áudio, vídeo)
• Fragmentação / Reassemblagem – SAR (e.g., pacotes de dados)
• Multiplexagem /Desmultiplexagem de fluxos AAL sobre uma
conexão ATM
• Recuperação de erros extremo-a-extremo
• Extracção de relógio de serviço (e.g., emulação de circuitos)
• Eliminação do jitter do atraso (e.g., serviços de tempo real que
requerem preservação da relação temporal entre fonte e destino)
AAL – Classes de Serviço
• O ITU-T propôs um modelo de classificação de serviços, baseado num
grupo restrito de classes, com o objectivo de identificar protocolos
AAL capazes de suportar os requisitos funcionais de cada classe
• A classificação baseou-se em três parâmetros
– Relação temporal entre fonte e destino, com dois valores possíveis:
Requerida / Não requerida
• a manutenção da relação temporal entre fonte e destino é um requisito dos
serviços de tempo real (transparência temporal)
– Débito, com valores possíveis: constante / variável
– Modo de conexão, com valores possíveis: orientado à conexão
(connection oriented) / sem conexão (connectionless)
• o modo connectionless está normalmente associado a serviços de dados que
não requerem a reserva de recursos na rede e que, por isso, dispensam o
estabelecimento de conexões
• este parâmetro acabou por revelar-se de interesse discutível do ponto de vista
da especificação de protocolos AAL
AAL – Classes de Serviço
• Da combinação de valores dos três parâmetros seria possível definir oito
classes, mas
– serviços de tempo real são tipicamente orientados à conexão
– serviços de dados sem requisitos de tempo real são tipicamente de débito
variável
• Foram definidas quatro classes correspondentes às combinações mais
usuais dos valores dos parâmetros
Parâmetro
Classe A
Classe B
Classe C
Classe D
Relação
temporal
Requerida
Requerida
Não requerida
Não requerida
Débito
Constante
Variável
Variável
Variável
Modo de
conexão
Orientado à
conexão
Orientado à
conexão
Orientado à
conexão
Sem conexão
Classes de Serviço e Protocolos AAL
• Considerou-se inicialmente a necessidade de especificar um tipo de
protocolo por cada classe
– pode ser necessário especificar mais do que um protocolo por classe
– pode fazer sentido usar o mesmo protocolo em mais do que uma classe
• Previram-se protocolos AAL1, AAL2, AAL3 e AAL4 correspondentes
às classes A, B, C e D
– inicialmente foram especificados protocolos AAL1, AAL3 e AAL4 e mais
recentemente o protocolo AAL2
– os protocolos AAL3 e AAL4 acabaram por ser fundidos num único que
passou a ser designado por AAL3/4, para uso das classes C e D
– a complexidade do AAL3/4 justificou a especificação dum protocolo mais
simples, designado por AAL5, inicialmente previsto como alternativa a
AAL3/4, mas que acabou por ter um âmbito de aplicação mais geral
Protocolos AAL
• AAL1 – o protocolo AAL1 é usado por serviços de classe A que requerem
extracção do relógio de serviço na camada AAL (por exemplo, emulação de
circuitos)
• AAL2 – o protocolo AAL2 é usado por alguns serviços de classe B que geram
tráfego de baixo débito constituído por pacotes de pequeno comprimento e que
beneficiam da multiplexagem de conexões AAL sobre uma conexão ATM
• AAL3/4 – o protocolo AAL3/4 é usado por serviços de dados (classes C e D);
permite multiplexar fluxos de pacotes numa conexão ATM, intercalando
fragmentos de pacotes diferentes (multiplexagem ao nível de célula)
• AAL5 – o protocolo AAL5 é usado por serviços de dados (classes C e D), de
preferência a AAL3/4, e pode também ser usado por serviços de tempo real
(classes A e B) que não requeiram extracção do relógio de serviço na camada
AAL; é mais simples e eficiente do que AAL3/4, mas não permite intercalar
fragmentos de diferentes pacotes na mesma conexão ATM (a multiplexagem é
realizada ao nível de tramas AAL5 e não ao nível de célula)
Categorias de Serviço
• O conceito de Categorias de Serviço foi introduzido com o objectivo
de relacionar características de tráfego e requisitos de Qualidade de
Serviço com o comportamento da rede, que é determinado pelos
respectivos mecanismos de controlo de tráfego e pelas estratégias de
reserva e atribuição de recursos
• As Categorias de Serviço não devem ser confundidas nem com as
Classes de Serviço nem com os protocolos AAL
– As Categorias de Serviço representam características de serviços
oferecidos pela rede, em função da forma como os recursos são
atribuídos às conexões
– As Classes de Serviço e os protocolos AAL estão relacionados com as
funções realizadas extremo-a-extremo (entre end-systems ATM) com o
objectivo de satisfazer requisitos funcionais de serviços
– A realização de determinadas funções na camada AAL (por exemplo a
recuperação do sinal de relógio do serviço ou a compensação do delay
jitter) pode, no entanto, requerer a negociação com a rede de uma
Categoria de Serviço apropriada
AAL1 – Funções
•
Serviços disponibilizados pelo AAL1
–
–
–
–
•
Transferência de unidades de dados de serviço com um débito
constante e entrega com o mesmo débito
Transferência de informação de temporização entre fonte e destinatário
Transferência de informação de estrutura entre fonte e destinatário
Indicação de informação errada ou perdida
Funções do AAL1
–
–
–
–
–
–
Segmentação e reassemblagem de informação do utilizador
Empacotamento e desempacotamento de informação do utilizador
(constituição de blocos de 47 octetos a partir do AAL-SDU)
Tratamento da variação do atraso de células (cell delay variation) e do
atraso de empacotamento de células
Tratamento de células perdidas ou mal inseridas
Recuperação no receptor da frequência de relógio da fonte
Recuperação no receptor da estrutura de dados da fonte
AAL1 – exemplo de operação
Camadas superiores
fluxo de bits do serviço de utilizador
CS-SDU
1 bit
CS
Convergence
Sublayer
376 bits
CS-PDU
47 octetos
SAR-SDU
48 octetos
SAR-PDU
AAL-SDU
AAL 1
SAR
Segmentation and
Reassembly
Sublayer
AAL-PDU
48 octetos
ATM
célula ATM
53 octetos
Payload
Header
AAL1 – SAR-PDU
header
SAR-PDU
SN
4 bits
CSI
1 bit
SN
SC
3 bits
Sequence Number
SNP Sequence Number
Protection
SAR-PDU (48 octetos)
SNP
4 bits
payload
47 octetos
CRC
3 bits
CSI
SC
PAR
1 bit
CS Indication
Sequence Count
informação específica da camada de convergência
contador sequencial de SAR-PDUs enviadas
CRC Cyclic Redundancy Check
PAR Parity
protege o campo SN
protege os campos SN e CRC
SC ímpar
CSI transporta bits para recuperação de relógio (mecanismo Residual Time Stamp)
SC par
CSI = 0 indica que o payload transporta 47 octetos com informação do utilizador
(transmissão não estruturada)
CSI = 1 indica que a transmissão é estruturada; o payload do SAR-PDU transporta no
primeiro octeto um apontador para o início da próxima mensagem, seguindo-se 46
octetos com informação do utilizador
AAL2 – Objectivos e Organização
• O protocolo AAL2 foi especificado com o objectivo de permitir a
transmissão eficiente de tráfego de aplicações sensíveis ao atraso
caracterizadas por gerarem fluxos com débitos baixos e variáveis,
constituídos por pacotes pequenos e com comprimento variável
• O protocolo AAL2 suporta multiplexagem de várias conexões AAL
numa única conexão ATM
• As funções do protocolo AAL2 organizam-se em duas sub-camadas
– Service Specific Convergence Sublayer (pode ser nula)
– Common Part Sublayer (CPS)
AAL2 – Funções
• Funções do CPS
– O CPS-SDU tem comprimento variável; o valor máximo por omissão é 45
octetos (valor máximo opcional: 64 octetos)
– Um CPS-Packet forma-se acrescentando um cabeçalho com três octetos
ao CPS-SDU
• O cabeçalho identifica o canal (conexão AAL) a que pertence o CPS-Packet
– CPS-Packets sucessivos (da mesma ou de diferentes conexões AAL) são
multiplexados e mapeados no payload de CPS-PDUs
• Um CPS-PDU é constituído por um cabeçalho com um octeto e um payload
com 47 octetos, ocupando portanto o payload de uma célula ATM
• O payload de um CPS-PDU pode transportar zero, um ou mais CPS-Packets
(parciais ou completos); o payload pode ser completado com padding
• Um CPS-Packet pode distribuir-se por mais do que uma célula
AAL2 – CPS-Packet
CID
LI
UUI HEC
CPS-INFO
CPS-Packet Header
CPS-Packet Payload
CPS-Packet
CID
LI
UUI
HEC
CPS-INFO
Channel Identifier
Length Indicator
User-to-User Indication
Header Error Control
Information
8 bits
6 bits
5 bits
5 bits
1...45/64 octetos
• O campo LI é codificado com um vlaor binário igual ao número de octetos
transportados no payload do CPS-Packet (CPS-SDU / CPS-INFO) menos 1
AAL2 – CPS-PDU
OSF
SP
N
Start Field
PAD
CPS-PDU Payload
CPS-PDU
OSF
SN
P
PAD
Offset Field
Sequence Number
Parity
Padding
6 bits
1 bit
1 bit
0...46 octetos
• O valor de OSF indica a posição do primeiro CPS-Packet que se inicia no
CPS-PDU ou, na sua ausência, o início do campo PAD
• o offest é medido em octetos em relação ao fim do Start Field
• o valor 47 indica que não se verifica nenhum dos casos indicados
AAL2 – exemplo 1
AAL2 – exemplo 2
AAL3/4 – Funções
• Encapsulamento de pacotes de dados de comprimento variável (de
protocolos orientados à conexão ou sem conexão) em CS-PDUs
(tramas AAL3/4)
– AAL3 foi inicialmente previsto para protocolos orientados à conexão e
AAL4 para protocolos sem conexão
• Fragmentação de tramas AAL3/4 e respectivo mapeamento no payload
de SAR-PDUs, com preservação da integridade das tramas AAL3/4 e
manutenção da sua sequência numa conexão SAR
• Transmissão concorrente de tramas AAL3/4 na mesma conexão ATM
– permite multiplexar SAR-PDUs de diferentes pacotes numa conexão
ATM
– esta característica pode ser explorada em serviços sem conexão, em que
diferentes fluxos de pacotes partilham uma conexão ATM
• Detecção de erros nos SAR-PDUs
AAL3/4 – CS-PDU
CS-PDU payload
1-65535 octetos
Header
4 octetos
PAD
0-3 octetos
Trailer
4 octetos
CPI
Btag
BA size
AL
Etag
Length
1
1
2
1
1
2
O tamanho do CS-PDU é múltiplo de 4 octetos, pelo que está previsto um campo de padding com um
máximo de 3 octetos
• CPI
Common Part Indicator – permite redefinir o significado do cabeçalho por conexão;
o valor zero atribui aos restantes campos o significado descrito a seguir
• Btag, Etag Etiquetas que têm o mesmo valor em cada CS-PDU, permitindo associar o header e o
trailer de cada pacote; o valor é incrementado por cada novo pacote
• BA size
Buffer Allocation size – número máximo de octetos necessários para armazenar o
pacote
• AL
Alignment – octeto de zeros para garantir que o tamanho do trailer é 4 octetos
• Length
Número de octetos de dados enviados, excluindo PAD (inferior ou igual a BA size)
AAL3/4 – SAR-PDU
Header
2 octetos
• ST
Trailer
2 octetos
SAR-PDU payload
44 octetos
ST
SN
MID
LI
CRC
2
4
10
6
10
Segment Type
BOM
COM
EOM
SSM
10
00
01
11
Beginning of Message
Continuation of Message
End of Message
Single Segment Message (combina BOM e EOM)
• SN
Sequence Number – numeração sequencial dos fragmentos (SAR-PDU) de cada pacote
• MID Multiplexing Identification – identificador comum a todos os fragmentos do mesmo pacote;
permite intercalar fragmentos de diferentes pacotes na mesma conexão ATM
• LI
Length Indication – número de octetos de dados no payload (pode ser inferior a 44 em
segmentos SSM e EOM, o que requer padding)
• CRC Cyclic Redundance Check – código com capacidade de correcção de erros simples
polinómio gerador: x10 + x9 + x5 +x4 + x + 1
AAL3/4 – Segmentação e Reassemblagem
CS-PDU (n x 4 octetos)
H
T
BOM
T
H
COM
T
H
COM
H
Header – 2 octetos
T
COM
H
Trailer – 2 octetos
PAD – 0-40 octetos
EOM
PAD T
AAL5 – Funções
• A complexidade e overhead do AAL3/4 justificaram a especificação dum
protocolo mais simples e mais eficiente (AAL5), embora sacrificando algumas
funções
– não existe detecção de erros nos SAR-PDUs mas apenas no CS-PDU
– não existe a possibilidade de multiplexar fragmentos de diferentes pacotes na
mesma conexão ATM (isto é, só é possível a multiplexagem a nível de tramas
AAL5 numa conexão ATM)
• O único overhead consiste na adição dum trailer ao pacote (CS-SDU)
submetido ao AAL5 e um eventual padding para garantir que a trama AAL5
(CS-PDU) tem um comprimento múltiplo de 48 octetos
– não existe qualquer overhead nos SAR-PDUs
• A delineação dum CS-PDU é realizada com recurso ao bit 2 do campo PT
(Payload Type) no cabeçalho das células ATM
– este bit assume o valor 1 na célula que contém o último SAR-PDU de uma trama
AAL5
AAL5 – operação
Camadas superiores
dados do serviço de utilizador
CS
Convergence
Sublayer
1 - 65 535 octetos
CS-SDU
n × 48 octetos
CS-PDU
SAR
Segmentation and
Reassembly
Sublayer
n × 48 octetos
SAR-SDU
AAL-SDU
AAL 5
SAR-PDU
AAL-PDU
48 octetos
ATM
célula ATM
53 octetos
Payload
Header
Trailer
AAL5 – CS-PDU
trailer
CS-PDU
CS-PDU (n × 48 octetos)
payload
1 - 65 535 octetos
PAD
0 - 47 octetos
Ctrl
LI
2 octetos 2 octetos
T
8 octetos
CRC
4 octetos
T
Trailer
Ctrl Control
LI
Length Indicator
CRC Cyclic Redundancy Check
funções de controlo
comprimento do campo de carga, excluindo PAD
protege os campos restantes
PAD
Padding
preenchimento variável, de modo que o total de octetos de CS-PDU seja múltiplo de 48
O campo de controlo (Ctrl) divide-se em
• UUI – User-to-User Information (um octeto)
• CPI – Common Part Indicator (um octeto), para interpretação dos restantes campos do trailer
Sinalização ATM – Princípios
• Capacidades de sinalização requeridas
– suporte da função de controlo de admissão de conexões (CAC)
• estabelecimento de conexões de canal virtual (VCC)
• estabelecimento de conexões de caminho virtual (VPC) – túneis VP
– (re)negociação de atributos duma conexão
• parâmetros de tráfego e de Qualidade de Serviço
– suporte de chamadas com múltiplas conexões
• possibilidade de remover uma ou mais conexões durante a chamada
• possibilidade de adicionar conexões à chamada em curso
– suporte de chamadas multiparty
• estabelecimento e terminação de conexões envolvendo mais do que dois
endpoints
• adição e remoção de parceiro(s) durante a chamada
– suporte de diversas configurações
• unidireccional / bidireccional
• simétrico / assimétrico
• ponto-a-ponto / ponto-a-multiponto
– interfuncionamento com outras redes
Canais Virtuais de Sinalização
• Ponto-a-ponto
– suporta sinalização entre entidades de sinalização
– bidireccional, com o mesmo VPI/VCI em cada sentido
– pré-definido ou atribuído por procedimentos de meta-sinalização
• valor pré-definido: VPI = 0 VCI = 5
• Meta-sinalização
– gere os canais virtuais de sinalização no respectivo VP
• gere a atribuição de recursos a canais de sinalização
• estabelece, liberta e verifica o estado de canais de sinalização
– bidireccional e pré-definido para cada VP
• gestão de canais de sinalização para a central local:
• gestão de canais de sinalização de outras entidades:
VPI = 0 VCI = 1
VPI ≠ 0 VCI = 1
• Difusão (Broadcast)
– unidireccional (rede Æ utilizador)
– permite enviar mensagens de sinalização a todos os endpoints de sinalização ou a
um grupo seleccionado
• General Broadcast (existe sempre): VPI = 0 VCI = 2
• Selective Broadcast (opcional)
SAAL – Signalling ATM Adaptation Layer
• Funções
– Gestão de conexões da camada AAL
• estabelecimento, libertação e resincronização de conexões SSCOP (Service
Specific Connection Oriented Protocol, parte integrante do Service Specific
Convergence Sublayer)
– Mapeamento das mensagens em PDUs da camada AAL
• baseado em AAL5
– Reordenação de PDUs
– Correcção de erros por retransmissão selectiva
– Controlo de fluxo
– Indicação de erros ao plano de gestão
– Segmentação e reassemblagem de PDUs em blocos de 48 octetos