ATM (Modo de Transferência Assíncrono) Parte - I

1. ATM (Modo de Transferência Assíncrono)Parte - I Por: Marcelo Monteiro Vinícius M. A. Branco UFMS - CCET - DCT Bacharelado em Análise de Sistemas - 1999

2. ATM (Modo de Transferência Assíncrono)Parte - I Introdução Padronização e Modelo de Referência Descrição das Camadas Descrição dos Planos Complementares ATM e Redes Locais (Parte II)

3. Introdução 1984 - Primeiros Esforços 1988 - Série I do ITU N-ISDN (NarrowBand Integrated Services Digital Networks) ou RDSI-FE (Redes Digitais de Serviços Integrados de Faixa Estreita) B-ISDN ou RDSI-FLATM Dificuldades Início dos anos 90 - Advento da Internet 1992 - WWW Origem

4. Introdução Integração de Serviços Minimizar recursos físicos Minimizar custos de prestação de serviço Multimídia Mídias simultâneas Sincronismo Interconexão de alta velocidade em ambientes locais Aplicações

5. Introdução Pelo ITU, os Serviços de Banda Larga: Requerem canais com taxas maiores que a N-ISDN (E1 - 2,048 Mbps). Classificação: Serviços Conversacionais (Transferência fim a fim em tempo real) Serviços de Recuperação (Recuperação de informação armazenada remotamente) Serviços de Mensagem (Comunicação via unidades de armazenamento) Serviços de Distribuição (Com e Sem Controle do Usuário) Aplicações

6. Introdução Comutação Tipos de comutação: • Comutação de Pacotes • Fragmentação das mensagens em unidades menores (“Pacotes”) • Tamanho Variável • Melhor adaptação ao tamanho da mensagem. • Tamanho Fixo • Comutação simplificada • Menor tamanho de “buffer” em cada nó.

7. Introdução Comutação Tipos de comutação: • Comutação de Pacotes • Circuito Virtual • Existência de uma conexão. • Caminho lógico. • A mesma rota para todas os pacotes a serem transmitidas. • Mecanismo de controle de erros e fluxo. • Pré - alocação de recursos. • Endereçamento não complexo. • Sequenciamento Natural

8. Introdução Comutação Tipos de comutação: • Comutação de Pacotes • Datagrama • Inexistência de uma conexão. • Roteamento em cada nó. • Possibilidade de pacotes de uma mensagem seguirem caminhos diferentes. • Possibilidade de chegada dos pacotes em ordem diferente da transmissão. • Escolha da melhor rota. • Armazenamento em “buffer” em cada nó para retransmissão (store and foward).

9. Introdução Comutação Tipos de comutação: • Comutação de Circuitos • Caminho físico. • Rota de comunicação dedicada. • Estabelecimento da conexão, transmissão e desconexão. • Rejeita novas conexões em caso de congestionamento. • Conexões já estabelecidas não sofrem degradação. • Não detecta erros. • Banda total disponível para transmissão do usuário. • Telefonia analógica, Linhas dedicadas.

10. Introdução ATM Modo de Transferência Assíncrono • Padronização ITU - T International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector. • Integração de serviços e interconexão em alta velocidade. • Serviços com necessidades diferentes. • Comutação de pacotes, orientado a conexão (Circuito Virtual). • Pacotes nomeados como “células”. • Padronização para o uso com FDDI, SONET. • Fibra Óptica, Par Trançado Cat. 5 ou Cabo Coaxial.

11. Introdução ATM Modo de Transferência Assíncrono • 155,52 a 622,08 Mbps.em fibra optica. • Ligação ponto a ponto unidirecional. • Assíncrona • Melhor utilização entre brechas de transmissão. • Possibilidade de transmissão de células de fontes diferentes aleatoriamente. • Não provê controle de erros no nível de enlace, (podendo haver tratamento em camadas superiores).

12. Padronização Padronização do B-ISDN iniciou-se no 8º Período de Estudo (1985-1988) do (Broad-Band Task Group) do SG18 do ITU-T 1988 - 1ª Recomendação aprovada (I.121) - Inclusão da adoção do ATM Encontro em novembro de 1990: Definição dos serviços oferecidos Arquitetura em Camadas para redes ATM Definição das camadas Funcionamento e princípios de operação e manutenção Inclusão da Mudança do paradigma STM para ATM I.374 - Suporte a serviços multimídia

13. Padronização Órgãos Integrados na Padronização • Credenciados na criação e promulgação de padrões:ITU-T e ISO • Não credenciados:ATM Forum e IETF (Internet Engineering Task Force)

14. Padronização 1 2 T1 Canais de Voz T2 MUX 24 2 T3 MUX 7 Hierarquias Digitais de Sinais

15. Padronização No início, STM proposto como M. de Transferência - Estruturas de acesso de canais de taxas mais elevadas (canais H) tinham que ser definidas Principal obstáculo para definição: Diferentes Hierarquias: Americana (T1), Européia (E1) e japonesa - PDH Necessidade de Unificação - SDH Paralelamente: SONET (Synchronous Optical Network) - Taxa de sinal básico: 51,84 Mbps SDH: 155,52 Mbps Hierarquias Digitais de Sinais

16. Padronização Interface Usuário-Rede • Network Termination • Terminal Adapters • TE - Terminal Equipment

17. Modelo de Referência

18. Modelo de Referência

19. Descrição das Camadas Está presente em todos os equipamentos Subdivisões Subcamada de meio físico (Physical Medium - PM) Subcamada de convergência de transmissão (Transmission Convergence - TC) Camada Física

20. Descrição das Camadas Na Geração de Recuperação de Quadros: Estruturas baseadas em TDM síncrono - PDH e SDH Estruturas baseadas em células Estruturas baseadas no FDDI Desacoplamento da Taxa de Células - geração de células ociosas Camada Física

21. DESCRIÇÃO DE CAMADAS Camada ATM • Responsável pelo encaminhamento das células na rede. • Multiplexação e Demultiplixação das células. • Adição e Remoção dos cabeçalhos das células. • Chaveamento e encaminhamento das células baseado nas informações do cabeçalho da célula. • Controle genérico de fluxo ( GFC ) na UNI ( Interface Usuário Rede). • Oferece serviço de envio e recebimento de mensagens. • Primitivas : prioridade de perda, indicação de congestionamento, • ATM - User- to User.

22. DESCRIÇÃO DE CAMADAS Camada ATM • Primitivas para gerenciamento trocadas entre a camada e a entidade de gerenciamento. • Estabelecimento e liberação de conexões virtuais atráves de sinalização.

23. DESCRIÇÃO DE CAMADAS Camada ATM Formato de células ATM • A célula ATM possui um tamanho fixo de 53 bytes, sendo 5 bytes para cabeçalho e 48 bytes para transporte de informações de usuários. • Tamanho relativamente pequeno implica em menor quantidade de “buffer ” em cada nó da rede. • O cabeçalho difere em dois tipos de interface, uma usada na comunicação Usuário - Rede ( UNI), e outra para troca de informações entre nós da rede ( NNI).

24. DESCRIÇÃO DE CAMADAS Camada ATM Formato de células ATM

25. DESCRIÇÃO DE CAMADAS Camada ATM Formato de células ATM • GFC (Generic Flow Control), usado para o controle de fluxo nas interfaces usuário­rede. • PTI (Payload Type), que indica o tipo de informação contida na célula e se a célula sofreu atrasos devido à congestionamentos nos buffers dos nós da rede. • CLP (Cell Loss Priority), que indica a prioridade de descarte das células por congestionamento. Um buffer considerado cheio para células com baixa prioridade pode ainda receber células de maior prioridade.

26. DESCRIÇÃO DE CAMADAS Camada ATM Formato de células ATM • HEC (Header Error Check), que é utilizado para a detecção de erros do cabeçalho, não existe um campo que garanta a integridade dos dados, camadas superiores de cuidar disto. • VPI (Virtual Path Identifier) e o VCI (Virtual Channel Identifier), que formam o rótulo no cabeçalho utilizado pelos comutadores para encaminhar as células ao enlace de destino. • O VPI identifica qual o caminho virtual(rota) da célula, e o VCI qual o canal, podemos ter vários canais dentro de um mesmo caminho.

27. DESCRIÇÃO DE CAMADAS Camada ATM Comutação de Células ATM • Comutador formado por várias portas associadas a linhas físicas. • Informações sobre rotas das células obtidas durante a sinalização de conexão. • Células transportadas por conexões. • Conexão fim a fim Circuito Virtual ( VCC ). • Uma VCC é formada pela concatenação de conexões virtuais entre enlaces de rede, denominadas VCL. • Tabela de relação VCL - Porta Física VCC • Utilização de VCC já existente no caso de destinos iguais.

28. Tabelas de comutação ( uma para cada porta de entrada ). VCI VPI Porta i Porta VPI Seleciona entrada na tabela a partir do rótulo de chegada. Troca VPI n k Tabela da porta i Retransmite pela porta adequada. VCI VPI Porta n DESCRIÇÃO DE CAMADAS Camada ATM Comutação de Células ATM • Usando apenas VPI, com VCI transparente.

29. Tabelas de VCI Porta VCI VPI Porta VCI VPI n k VPI VPI Tabelas de VPI VCI VPI Porta i Porta n VCI VPI DESCRIÇÃO DE CAMADAS Camada ATM Comutação de Células ATM Usando apenas VPI + VCI .

30. DESCRIÇÃO DE CAMADAS Camada ATM

31. Descrição das Camadas Compatibilizar e oferecer os serviços desejados pela camadas superiores, efetuando as adaptações necessárias. Primeira camada fim a fim: Camada de Adaptação - AAL

32. Descrição das Camadas Camada de Adaptação - AAL • Subdivisões • Subcamada de convergência (Convergence Sublayer - CS) • Subcamada de segmentação e remontagem (Segmentation and Reassembly Sublayer - SAR) • CS: • Recuperação de erros e transmissão; • Tratamento de perdas e duplicação de células; • Controle de fluxo e controle de sincronismo

33. Descrição das Camadas Camada de Adaptação - AAL • Classes de Serviços:

34. Descrição dos Planos Complementares É o responsável pela sinalização necessária para ativar, manter e desativar chamadas e conexões: Controle de admissão de conexões Policiamento Controle de congestionamento Roteamento - complexidade concentrada no estabelecimento da conexão Endereçamento (também durante a conexão): Endereço formado por 20 octetos Hierarquizado (País, Domínio, Área, Terminal) Traz o formato (E.164, DCC, ICD) Plano de Controle

35. Descrição dos Planos Complementares Qualidade de Serviço (Quality of Service - QoS): Leva-se em consideração parâmetros mensuráveis e/ou observáveis (retardo, sensibilidade à variação estatística do retardo, taxa de perda de células, ...) Enfoque no usuário Desempenho da Rede (Network Performance - NP): Parâmetros do provedor de serviço (projeto, configuração, operação e manutenção) Enfoque na infraestrutura de comunicação. Na conexão: Contrato de Tráfego, Parâmetro de Tráfego (fonte, picos e taxas médias, etc) Plano de Controle

36. Descrição dos Planos Complementares Congestionamento - estado que degrada a QoS Tentativas de evitá-lo: Preventivo: Controle de Tráfego Reativo: Controle de Congestionamento Controle de Tráfego e Congestionamento Gerenciamento de recursos da rede (de acordo com o serviço) Controle de admissão de conexão Controle baseados em feedback Policiamento (UPC e NPC) Controle de prioridades ou descarte de células Plano de Controle

37. PLANO DE GERENCIAMENTO Plano de Gerenciamento Operação, Administração e Manutenção • Recomendação I.610. • Funções de operação e manutenção ( Operation Administration and Maintenance - OAM). • Monitoramento de Perfomance • Detecção de Falhas e Defeitos • Proteção do Sistema. • Informação sobre Falhas ou Desempenho. • Localização de Falhas.

38. PLANO DE GERENCIAMENTO Plano de Gerenciamento Níveis Hierárquicos para funções • Nível de Canal Virtual. • Nível de Caminho virtual. • Nível de caminho de transmissão. • Nível de seção digital. • Nível de seção de regenerador

39. PLANO DE GERENCIAMENTO Plano de Gerenciamento Gerenciamento Gerenciamento de configuração • Adição e Remoção de módulos de um comutador. • Habilitação e desabilitação de módulos ou portas do comutador. • Detecção e Relato de mudanças na configuração dos comutadores. • Gerenciamento de Falhas • Detecção automática de erros de software e hardware. • Monitoramento de parâmetros críticos. • Teste sobre módulos de hardware, enlace físicos, portas.

40. PLANO DE GERENCIAMENTO Plano de Gerenciamento Gerenciamento • Coleta de Dados Estatísticos • Número de células transmitidas e recebidas por porta. • Número de células recebidas com erro por porta. • Número de células por conexão. • Número de células descartadas por conexão.

41. PLANO DE GERENCIAMENTO Plano de Gerenciamento Gerenciamento • Gerenciamento de conexões Chaveadas • Endereços de chamador e chamado. • Instante do Estabelecimento. • Características da chamada (QoS, taxa de pico solicitada). • Número total de células transmitidas e recebidas • Causa e diagnóstico do rompimento da conexão.

42. PLANO DE GERENCIAMENTO Plano de Gerenciamento Gerenciamento • Gerenciamento de conexões Permanentes • Monitorar conexão. • Restabelecer conexões rompidas..