ATM

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA
UNIDAD IZTAPALAPA
CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA
CARRERA
INGENIERIA ELECTRONICA
MATERIA
PROYECTO DE INGENIERIA ELECTRONICA
TITULO
"REDES ATM"
ASESOR
FAUSTO CASCO SANCHEZ
GRUPO
CL-o1
ALUMNOS
GIL SANTOS, ULISES. 93202467
MATSUSHITA LEZANO, JUAN CARLOS. 89324089
SALGADO FERRUSQUIA, FERNANDO.9521562q.
MEXICO, D.F., 7 DE ABRIL DE 1999.
Contenido
1 Introducción a ATM
1
l .1-Que es ATM
1.2-Modo de Transferencia Asíncrona
1.3-Cuando se debeutilizar ATM
1
1
2
2 Conceptos de ATM
3
2.1 -Predecesoresde ATM
2.2-Arquitectura BBsica de ATM
2.3-La celda ATM y su estructura
2.4-Componentes de una red ATM
2.5-Los tipos de conexiones soportadas
por una red ATM yla adaptacion decapas
3
4
5
* 7
9
3 Principios de manejo de una red ATM
11
3.1-Funciones y capas de ATM
3.2-Rutas ycanales virtuales de ATM
3.3-Conceptos deconmutacidn en ATM
3.4-Principios de seiializacidn
3.5-Capacidad de seiializacidn de una red ATM
3.6-Canales virtualesde seiializacidn ATM
3.7-ATM: Conjuntando voz, audio, datosy video
3.8-Demora detransferencia de celdas y demora
de variacidn
3.9-Pardmetros de ejecucidn de redes ATM
3.1 O-Controlde trdfico ATM
3.11 -Admisidn de
conexidn ATM
3.12-Control de prioridad ATM
3.1 3-Control de congestidn ATM
11
14
16
17
18
20
22
22
24
25
26
28
28
4 Modelo de referencia de una red ATM
30
4.1-Modelo de referencia del Foro ATM
4.2-Posicidn deATM en el modelo de referenciaOS1
4.3-Redes basadas en ruteo
4.4-La conmutacidn de paquetesX.25 vs ATM
4.5-Ruteo vs conmutacidn
4.6-Red Frame-Relay
4.7-Frame-Relay vs ATM
4.8-Red Cell-Relay (ATM)
4.9-Modelo de referencia de protocolo B-ISDN
4.1O-RDSI vs ATM
30
31
33
34
36
38
39
42
43
44
5 Modelo de referenciadel protocolo de ATM
46
5.1-ATM como un protocolo de capa MAC
5.2-ATM como un protocolo decapa de enlace
5.3-ATM como un protocolo de capade red
5.4-ATM como un protocolo de capa de transporte
5.5-Capa de protocolo B-ISDNIATM
46
47
48
49
50
I
5.6-Red de transporte ATM
5.7-Capa de adaptacidn ATM (AAL)
5.8-Funcidn de la capa de adaptacidn ATM (AAL)
5.9-Encapsulamiento
5.1 O-Protocolo de conexidn orientada a un servicio
especifico (SSCOP)
5.1 l-Servicio no orientado a conexi6n (conectionless)
50
52
53
55
6 Red de transporte de ATM
58
6.1-La estructura de unared detransporte ATM
6.2-Funcionalidad de la capa ATM
6.3-Tipos de cargasútiles (“payload”)
6.4-Establecimiento de llamada de direccionamiento
de red ATM
6.5-Ruteo de red ATM
6.6-Manejo de capas ATM
6.7-Especificaci6n de capa física (B-ISDNIUNI
y NNI)
6.8-Subcapa de convergencia de transmisidn (capa física)
58
60
61
62
63
64
64
66
7 Planeación de una red ATM
68
7.1-Manejo de red ATM
7.2-SNMP y el MI6
7.3-lnteroperabilidad de equipo ATM
7.4-Red ATM yTMN (Red de manejo de telecomunicaciones)
7.5-Objetivos de manejo de redes corporativas
7.6-Desempefio
7.7-Correspondencia
7.8-Costos de operacidn
7.9-Costos de Red (“Chargebacks”)
7.1 O-Flexibilidad
68
68
70
71
73
73
75
75
75
76
Bibliografia y referencias
77
Apéndices
55
57
1
1 INTRODUCCION A ATM
1.l.¿Qué es ATM?
ousTransferMod e"),tambiénconocido
El modoasíncrono(ATM,"Asynchron
comoretransmisión de celdas, es conceptualmentesimilaralatécnicade
retransmisióndetramas("framerelay").Ambastécnicaspresentanfiabilidady
X.25 en
fidelidadparaofrecerunaconmutación
de paquetesmásrápidaque
aplicaciones
digitales
modernas.
ATM
es
incluso
más
funcional
que
la
retransmisióndetramas,pudiendoadmitirvelocidades
de transmisiónvarios
órdenes de magnitud superior.
Aparte de las similitudes técnicas, ATM y la retransmisión de tramas han seguido
historias parecidas. La retransmisiónde tramas se desarrolló como parte de la red
ISDN,
encontrando
actualmente
un
gran
uso
en
redes
privadas
otras
y
aplicaciones
fuera
de ISDN,
en
particular
en
puentes
dispositivos
y
de
encaminamiento("routers").PorsuparteATMfuedesarrolladocomoparte
del
trabajo en ISDNde banda ancha, pero inicialmente se destinó a entornos distintos
de ISDN, donde eran necesarias velocidades elevadas
de transmisión.
Otro punto del desarrollo de ATM fue la tendencia en el campo de las redes. El
más importante parámetro es la emergencia de un gran número de servicios de
comunicaciones con diferentes y a veces desconocidos requerimientos. En este
el número de
momento, los clientes están pidiendo un constante incremento en
nuevos servicios. En el futuro las más famosas aplicaciones en comunicaciones
son el H D W ("HighDefinition
lasvideoconferencias,altavelocidadde
transmisión de datos, videofonía, video librería, y demandas de videos educativos
en casa.
Wl),
Estagranextensiónderequerimientosintroducenecesidadesporunared
universal, la cual sea bastante flexible para proveer todos esos servicios de alguna
manera.Otrosdosparámetrossonlarápidaevolución
de semiconductoresy
tecnología óptica, además la evolución en ideas conceptuales de sistemas hacia
el
cambio en las funciones de transportar superflujos de información en la edad de
las redes.
Ambas cosas como la necesidad de una red flexible yel progreso en la tecnología,
así como los conceptos de sistemas, dan una ventaja para definir el principio de
Modo de Transferencia Asíncrono (ATM).
1.2. Modo de Transferencia Asíncrona
Laterminologíamododetransferencia,indicaqueATMesunatécnicade
transporte de telecomunicaciones, un método porel cual, la información puede ser
2
transferida (enrutada y transportada) desde
un lado de la red a otro. El término
asíncrono distingue la técnica de las técnicas de transferencia síncrono y cuasi
síncrono.
El modode transferencia síncrona (STM)es un método usadoen alta velocidad de
sistemas de transmisión(talescomoJerarquíaSíncronaDigital,
SDH, o Redes
Opticas
Síncronas,
SONET)
En
una
técnica
de transferencia
síncrona,
la
capacidad de línea (bitrate), está estructurada en patrones estrictamente regulares
yrepetidos.Asíunsistema
de líneadetransmisiónSDHde155Mbit/s,por
ejemplo, es actualmente compuesta de una trama de 2430 bytes (correctamente
2430 octetos), repetidos 8000 veces por segundo. No hay vacíos entre las tramas,
así la misma parte de la trama puede ser esperada en el mismo lugar cada 125
microsegundos. El sistema es Síncrono.
En un sistema cuasi síncrono, el sistema no corre completo síncronamente, pero
los erroresinevitablesocurren
pretendehacerlo.Deacuerdoalasestrategias,
porque el sistemano es completamentesíncrono,algode
la capacidades
desperdiciada al propósito, porque hay poca actividado lentitud en el sistema, y el
usuario final no padecelos efectos negativos.
En el modo de transferencia asíncrona, las tramas (celdas) de información son
solamenteenviadascuando
es necesario. Así, porejemplo,lasceldasson
sólo cuando se
enviadas a travésde la red para representar caracteres alfabéticos
escribe
alguno,
entretanto
nada
se
envía.
Por
comparación,
el modo
de
transferencia asíncrona puede comunicar celdas todo
el tiempo, desocupando una
cada vez.
El modo de transferencia asíncrona (ATM)es así, potencialmente el más eficiente
de las técnicasde transporte de telecomunicaciones.
1.3. ¿Cuándo se debe Considerar UtilizarATM?
Antes
de
entrar
con
investigación
la
de
nuevas
mejores
y
redes
de
telecomunicaciones o en el desarrollodealgunanuevaaplicacióndesoftware
broadband o aplicaciones multimedia), uno
paracomputadora(particularmente
debe considerar incluir elementos de conmutación ATM en la arquitectura de la
red o interfaces de red ATM en las interfaces de programación
de aplicaciones
(APls). Esto es por que, al parecer, ATM llegará a ser
la técnica de transporte
universal de telecomunicaciones.
Para que ATM se establezca en sí como el highway principal de información, se
puede
llevar
algo
de
tiempo.
Durante
el cuál,
las
mejores
corporaciones
informadas,asícomo
los operadoresderedes,llevaránventajasobresus
competidores.
3
2 CONCEPTOS DE ATM
2.1. Los predecesores deATM.
Enrealidad,estatecnologíahainvolucradoalgunasarquitecturasderedes
previas, de las cuales destacan las redes LAN y WAN. Desde un punto de vista,
estas
redes
han
alcanzado
sus
límites
de
operación,
que
se
observaron
claramente en lalimitante de anchodebandaqueteniaestatécnica.Así
los
sistemas Ethernet, Tokeng Ring, entre otras, se han utilizado para funciones que
en nuestros días son básicas como son: transferencia de archivos, la interacción
cliente servidor, y otras más.
Por otro lado la tecnología FDDL, se basa en el enlace de una red por medio de
fibra óptica, esta técnica empezó a utlizarse en la década de los 80’s. El limite de
operación de esta red es de I 0 0 Mbps, y a su vez esta red ofrecía: un flujo de
controldetráfico,peronopermitíallevaracaboesteprocesoa
muylargas
distancias.
De aquí observamos claramente, que las necesidades que no podía cubrir una red
Ethernet (u otra), debido a su limitación enel ancho de banda, lo podría cubrir una
red FDDL, pero para esto se requeriría
de un mayor costoen la realizaciónde este
sistema. De este conflicto surgió una nueva tecnología, que tuviera las facilidades
de realizaciónde una Ethernet, pero con una velocidad de transmisión más grande
comolaqueofrecíaunaredFDDL,fueasícomosurgiólatecnologíaFAST
ETHERNET,delacualalgunos
de estossistemassellamaron:100base-T,
1OObase-VG, queoperabana100Mbps.Peroambossistemasnoteníanla
capacidad de conjuntar nuevas tecnologías.
Fue así como surgieron las redes ATM, que como característica principal, tienden
a la conjunción de tecnologías nuevas, por lo cual una red ATM es el próximo
paso de progreso en transferencia
la
de información.
Algunas
de las
características más importantes que ofrece una red ATM son:
0
0
Ofrecimiento de ideas integradas, como: mayor calidad de servicio y prioridad
en la pérdida de tráfico. ATM ofrece un servicio de conexión orientado, que
garantiza
mayor
calidad
en
el servicio
ofrecido.
Es apropiada
para
la
transmisión de video y de funciones multimedios.
El ancho de banda de una red ATM es escalable, por medio de actualizaciones
en el hardware, dependiendo de la demanda que se requiera en el sistema, ya
sea para un aumento en el número de usuarios o para la ejecuciónmás rápida
de los procesos que se llevena cabo en el sistema mismo.
4
Las redes eliminarán la propagación de tiempos de retardo que se originan en
la comunicación a largas distancias.
ATM ofrecerá el usoderecursoscompartidosdevariosusuarios
almismo
tiempo. Necesidades de información diferentes, (P.e. telefonía, transmisión de
datos, interconexiones con redes LAN, video transmisión, etc.)
Cada aplicación que requiere un usuario en especial, podrá correr a diferentes
velocidades de transmisión, y por lo tanto demandará diferentes necesidades
deanchodebanda.
2.2 Arquitectura básica del ATM
Las especificaciones estándares, se refieren a varias capas, las cuales hacen una
red ATM. Las más importantes están mostradas en la tabla 2.2.
La capa física define los tipos de transmisión física, los cuales son convenientes
para ATM. En particular las especificaciones son así diseñadas haciendo a SHD
(“synchronousdigital hierarchy”) una conveniente línea de transmisión.SDH, es la
más moderna tecnología de transmisión de telecomunicaciones. La especificación
de capa física, define la parte eléctrica, óptica y las características de transmisión
que pueden ser usadas, así como la intetfase requerida por lacapa ATM.
Tabla 2.2. Arauitectura ierhrauica de una red ATM.
Nivel mas alto
de cornunicacibn
Capas
protocolos
mas
dealtas
ATM capa de adaptación
Red de transporte ATM
Red ATM
Capa ATM
Nivel
VC
Nivel VP
Capa FísicaNiveldecanaldeTransmisión
Nivel de sección Digital
Nivel desección del
Regenerador
Las especificaciones de la capa de adaptación (AAL) se definen como las celdas
que pueden ser usadas para crear conexiones convenientes para un amplio rango
de usuarios finales (p. e. conexión de bit constante (CBR),señal transportadora de
ancho de bandade voz, transportede
datos, etc.). Los diferentestiposde
conexionessonclasificadosporespecificacionesde
AAL enlascinco
clases
mostradas en la tabla2.2.
Lacapamás
alta decomunicación,esinformación
terminales finales por la red ATM.
útil transportadaentre
2.3. La celda ATM y su estructura
El modo de transferencia asíncrona (ATM) es fácil de entender;
es simplemente un
método de transferencia de información como si fuera generada por una fuente
usando celdas de longitud-compuesta. La parte asíncrona se refiere al concepto
de la frase “como llega” en la definición.
La mayor partede la tecnología de celdas
en ATM se enfoca a
los sistemas de conmutación de paquetes. Esto es, es un
método de red orientado a conexión basado en interruptores como nodos de red,
y noen ruteadores.
La red ATM esta basada en
la celda como unidad de transmisión-recepción de
datos.Una celda estádefinidacomounbloque
de informacióndelongitudcompuesta.
En unaredATM,
los nodosdered(interruptores)conmutanceldasATM.La
estructura de la celda ATM consiste de 53 bytes. Dentro de la literatura de ATM,
son usualmente llamados octetos, aunque actualmente significanlo mismo. Los 53
bytes son divididos en una cabecera de 5 bytes y una sección de información de
48 bytes conocida como el payload (carga por pagar). Los bytes son enviados a
través de la red 1 byte a la vez dentro de una sucesión, del byte1 al 53 (ver figura
2.3.1).
PAYLOAD
.. . . . . . . . . . . . . . . . . .
Eaructutm de la celda de AT“
Figura 2.3.1
6
La estructura de la cabecera de la celda ATM se muestra
en la siguiente figura
2.3.2. Oficialmente, es la cabecera de la celda de lainterface usuario-red (UNI) de
B-ISDN(“IntegratedServicesDigitalNetwork“).AunquelacabeceraUNI,
en sí,
tiene una cantidad distintade campos.
BYTE
8 7
1
2
6 5
4 3 2
GFC
VPI
VCI
VTI: ID DECAYALUIRTUAL
UPl: ID DERUTAUIRTUAL
PRDRIDAD
CLP: DECELDA
UMk IMTERFACE D E RED D E USUARD
GFC:COYTR~LDEFLUdOGEIlERCO
VPI
VCI
BITS
1
I
W1:lYDCADOR DETlpO DEPAVUMD
Cabecera de celda ATM
Figura 2.3.2
De la figura 2.3.2, podemos ver que los bits en cada byte son numerados del 8 al
1, de izquierda a derecha. El bit 8 es el bit más significativo, lo que significa que
tiene el valor más grande cuando es expresado como un numero binario (base 2).
Los bytes son enviados dentro de la red ATM
del bit más significativo (bit 8) al
menossignificativo(bit I),
o de izquierdaaderecha en lapágina.También,la
mayoría de los bits en la cabecera, 24 de 40, son utilizados como identificador
jerárquico de conexión de red [el campo VPlNCl (IRV/ICV)(ldentificador de Ruta
VirtuaMdentificador de Conexión Virtual)].
Se ha dicho que asíncrona en ATM se refiere al envío de datos a la red “como
llegan”. Los datos son empacados en celdas y enviados a través de la red. Este
uso de las celdas para los datos “como llegan” es lo que permite etiquetar como
“ancho de banda en demanda” a la red ATM. Por supuesto,
no se puede sacar
ancho de banda de la nada, pero sí hace el uso más flexible del ancho de banda
disponible cuandoes compartido por un número de usuarios.
El tren de celdas que salen por un nodo de red, puede estar compuesto por datos
del mismo usuario o de un usuario diferente. Mas bien, será una combinación de
muchosusuariostomandovariascantidadesdeceldasadiferentestiempos:
ancho de bandaen demanda.
ATM es algunasvecesreferidacomo
multiplexaje de etiquetas o multiplexaje
asíncrono de división en tiempo. La etiqueta es el identificador de conexión que le
dice al receptor con que conexión está asociada la celda.
7
2.4 Componentes de una redATM.
Existen cuatro tipos básicos de equipo que se utilizan para diseñar una red ATM.
Estos son:
O
O
0
O
Equipo de usuario o cliente (CEQ).
Conmutadores ATM
ConectoresATM
MultiplexoresATM
Conjuntandoestoselementos,como
se muestra en lasiguientefigura 2.4, se
puedediseñaruna
red ATM.Tambiénsedefineunnumerodeinterfaces
estándares, que se definen de acuerdo a las especificaciones ATM,y además son
las bases para la interconexiónde estos componentes. A continuación mostramos
las interfaces más importantes:
O
O
O
Interface de Red de Usuario (User Network Interface UNI)
Nodo de Interface de Red (Network Node Interface NNI)
InterfaceInter-Red(Inter-NetworkInterfaceINI)
Un esquema que representa los componentes de una red ATM, incluyendo sus
interfaces se muestra a continuación,en la figura2.4.
Figura 2.4
2.4.l . Interface de Redde Usuario ATM (A TM UN/)
La interface ATM UNI, es la especificación técnica standard que permiteal equipo
de usuario (CEQ), comunicarse sobre la red con otras estaciones, aún más, con
usuarios de otrasredes.Estaeslainterfaceempleadaparaestableceruna
comunicaciónentreunCEQy
un multiplexorATM, un conectorATM
conmutador ATM.
o un
2.4.2. Interface de Nodo de Red A TM (ATM NNI)
Está es la interface usada entre dos nodos dentro de la misma red
o entre dos
subredes diferentes. La estandarización NNI da el margen para construir una red
ATM
nodos
de individuales
proporcionados
por
diferentes
fabricantes.
Alternativamente,puedeusarseparaproveerunainterfaceestandarizadaentre
subredes ATM aún siendo de diferentes “fabricantes”, por ejemplo IBM Nway and
Stratacom. En este caso se refieren aNNI como Interface de Red a Red.
2.4.3. Interface Inter-Red A TM (A TM I
N
I
)
La InterfaceInter-Red(INI),no
solo permitelaintercomunicación,sinoque
también sirve para una operación y una administración, clara
o limpia entre las
conexionesderedesATM.SebasasobrelaNNI,peroademásincluyemás
innovacionesparareafirmarlaseguridad,controlylapropiaadministraciónde
conexiones
(por
ejemplo
cuando
las
redes
de
diferentes
operadores
son
interconectadas).
2.4.4. Equipo de Usuario ATM
ElequipodeusuarioATM(CEQ)escualquierarticulo
o equipocapazde
comunicarse a través de una red ATM. Enel futuro, una gran variedad de equipos
serán capaces de usar el gran canal de comunicaciónde una red ATM. Uno delos
más populares desde un punto de vista actual son las aplicaciones multimedia;
dispositivos capaces de enlazarausuariossimultáneamenteparatransmitirde
forma sincronizada video, correo electrónico, datos y mensajes telefónicos sobre
el mismo canalal mismo tiempo.
En pocas palabras, el equipo usado es como el de una terminal adaptadora (BTA),quepermiteadispositivosyaexistentescomunicarseporlaredATM.
Algunos de estos dispositivos están disponibles actualmente, y se conocen como:
ATM PAD.
2.4.5. MultiplexorA TM
Un multiplexor ATM usualmentees el encargado de permitir a diferentes “canales
virtuales”dediferentespuertos
UN1 serempaquetadosparasertransmitidosa
través del mismocanaldecomunicación.Entoncesdos
o tres clientes pueden
compartir el mismo canal. El multiplexor ATM ejecuta una función similar al de un
cartero (hace más fácil la gestión de cargar un numero de mensajes diferentes de
lacentralATMconmutador)empaquetando
un numero de canalesvirtuales
dentro de un mismo paquete, “o “ruta virtual”.
9
2.4.6. Conmutador A TM
Un conmutador completo es el más complejo y poderoso componente de una red
ATM.Yaque
solo noescapazdeconectarrutasvirtuales,sinoquetambién
los "canalesvirtuales".Estees
el
ordena y conmutasuscontenidos,queson
equivalente a una oficina postal, donde se lleva un control totaldel flujo postal. Es
el Único tipo de nodo ATM capazde interpretar y actuar sobre
los usuarios o sobre
la señalización de la red, para el establecimiento de nuevas conexiones o para
limpiar conexiones ya existentes.
2.4.7. Conectores A TM
Los conectores son algo mas complicados que
los multiplexores. Siguiendo con
nuestras analogías, estos forman el papel de una oficina de correos, donde todos
los sacos se descargan, se acomodan y se distribuyen. Como en la oficina de
correos, la principal función de los conectores ATM es la de dejar el contenido de
las rutas virtuales yde los canales virtuales íntegros, sin ocasionarles error alguno.
2.5. Los tipos de conexiones soportadas por una redATM y la adaptación de
capas.
ATM es un método orientado a conexión creando rutas de telecomunicaciones a
través de una red conmutada. Esto quiere decir que existe
un mecanismo para
establecerunaconexiónentredospuntosdelared,por
la duracióndeuna
llamada.Unservicioorientadoano-conexiónpuedeserunoen
el cual el
transmisor y el receptor no están simultáneamente conectados la
a red. El servicio
postal es parecido a un servicio orientado a no-conexión, entonces el remitente
deposita su cartaen elcorreo y, será otro momento enel que el receptor la recibe.
El correopuedeserunservicioorientadoaconexión,tendríaprimeroque
el
receptor ser comunicado con el mensaje enviado (el equivalente de una llamada
de máquina), entonces tiene que permanecer listo
en su buzón hasta que éI lo
reciba,mientrasque el remitentepermanece en el buzónhastaquerecibela
confirmación de recibido.
Las conexiones creadas por una red ATM dan una comunicación media flexible
para todos los tipos de servicios de telecomunicaciones, incluyendo, no solamente
servicios orientados a conexión sino también servicios orientados a no-conexión.
Estos
servicios
están
definidos
en
las
recomendaciones
F.811 de ITU-T
("broadband conectionless data bearer service",
BCDBS).
Una extra funcionalidad es sumada a la red básica ATM (correctamente llamada
capa ATM) para acomodar una variedadde diferentes tipos de servicios de redes,
orientados a conexión y servicios orientados a no-conexión. Esto funcionalmente
es contenido en la capa
de adaptación de ATM. La capa de adaptación
(AAL)
coloca fuera un conjunto de reglas comolos 48 bytes "celda payload' que pueden
10
ser usadas, y como esto puede ser codificado. Esta codificación especial, permite
que los recursos finales, los cuales son comunicados a través de la capa ATM,
puedansoportaróptimamente
los serviciosquenecesitenserorientadosa
conexión o no-conexión.
Los servicios ofrecidos por la capa de adaptación ATM (AAL), son clasificados en
cuatro clases o tipos (los estándares utilizan ambas terminologías). La distinción
de parámetrosde varias clases es listadaen la tabla.
Unejemplo de servicio de Clase A, eslaemulación de circuito(porejemplo,
limpiar el canaldeconexionescomocircuitosdigitales"hard-wired").Enlas
especificaciones ATM, tales servicios son referidos como razón constante de bif
(CBR) o servicios de emulación de circuito (CES). Así una razón constante de bit
video o señal de lenguaje puede estar en AAL, servicio Clase A y, puede usar
AALI.
La razón bit variable(VBR) de video y audio es un ejemplo de un servicio clase B.
De este modo,una señal de lenguajeenaudio, el cual no envíainformación
durante periodos de silencioes un ejemplo de servicio Clase B VBRy puede usar
AAL2.
La Clase Cy la Clase D, cubren los servicios orientados a conexióny orientados a
no-conexión de transferenciade datos. Así un servicio de paqueteX.25, puede ser
soportado por un servicio de Clase C, y el servicio orientado a no-conexión de
datos como correo electrónico y ciertos tipos de servicios de enrutadores LAN,
pueden estar en Case D. Ambas clases,C y D usan los tiposAAL, AAL% o AALS.
Tabla 2.5. Clasificaci6n de servicio de la Capa Adaptaci6n ATM ( 4AL)
Clase D
Clase B
Clase C
Clase A
Características de
transmisión
Tipo 1 AAL
Tipo AAL
(AAL1)
Relación de tiempo
entre la fuente y el
destino
Constante
Razon de Bit
Modo de conexión Orientado
Tipo 2 AAL
w-2)
Requerida
Orientado
Tipo % AAL
(MIL%)
Tipo 5 AAL
(AAL5)
No requerida
Requerida
Variable Variable
Orientado
Tipo ?4AAL
(AALX)
Tipo 5 AAL
(AAL5)
No requerida
Variable
Orientado
a No Conexión
11
3 PRINCIPIOS DE MANEJO DE UNA RED ATM
3.1.
Funciones y capas de ATM.
Lascapas del stack de protocolos de ATMylamayoría
de las funciones
desempeñadas en estas capas se muestran en la siguiente figura3.1. Note que el
manejo de capas es una función que ejercen todas las capas y el uso de varios
componentes convergentes en algunas de ellas.
-
: CAPAS
FUNCIONES DE CAPAS ALTAS
i ALTAS
CONVERGENCIA
M
4
N
E
J
O
SEGMENTACION Y REENSAMBLADO
jL
CONTROL DE FLUJO GENERICO
GENERACION/EXTRACCION DE CABECERA DE CELDA
TRADUCCION VPlNCl DE CELDA
MULTIPLEXAJEY DEMULTIPLEXAJE DE CELDA
D
E
DESACOPLO DE VELOCIDAD DE CELDA
GENERACIONNERIFICACION DE SUCES16N HEC
DELINEACION DE CELDA
e
u
TRANSMISION
TRAMA
DE
ADAPTACION
LA DE
4
GENERACION/RECUPERACION
DE
LA TRAMA
DE
TRANSMISION
D
4
S
j
js
:A
:A
:A
:R
:
!A
jT
:M
iT
jc
i
"_"""""""""""""""""""""""""""""""""""""~~"""",
TIEMPO DE BIT
!P
jM
MEDIO FlSlCO
-
:c
:S
:c
jA
;p
:A
:F
:I
jS
jI
:c
!A
Capas y funciones de ATM
Figura 3.1
Laconvergencia es unconceptoimportanteenATM.Significaquehayvarias
opcionesquepuedenserrealizadasarriba
o debajodealgunascapasen
el
modelo. Los bits pueden ser mandados en tramas. Pueden ser enviados en fibra
óptica o cable coaxial. Pueden viajar en un servicio de velocidad de bit constante
(VBR) tal como voz, o en un servicio de velocidad de bit variable (VBR) tal como
ruteadores de interconexión LAN.
La capa mas baja del modelo ATM es la capa física, dividida en dos subcapas: la
subcapa de convergencia de transmisión (TC) y la subcapa de medio físico(PM).
La capa física (PHY) concierne solo con funciones que dependen completamente
en el mismo medio físico. Estas funciones dependientes del medio físico (PMD)
incluyentodalatransmisión
de bits y funcionesdealineación
de bits para
12
transmitir Os y I s a través del enlace. Por
lo tanto, la línea de codificación
se
realiza aquí, y si la señal eléctrica del dispositivo va a ser enviada por un enlace
óptico, esta conversión es provista también aquí.
Muchos medios físicos requieren código de Manchester
u otros esquemas para
proveer el tiempode
bit y derelojdeltransmisor
al receptor.Estacapa
proporciona el tiempo de bit. Note que varios medios de transmisión como fibra
óptica,cablecoaxial,
o todavíacablepartrenzadosinblindaje(UTP)son
soportados en varias configuraciones con ATM. Originalmente, fue clasificada para
ser de las redes más veloces de fibra. A larga distancia las redes corriendo a esta
velocidad
fallan
al
momento
de
entregar
la
información,
el foro
de
ATM
esencialmente elimina la dependencia de
la capa física de ATM en redes de fibra.
La subcapa de convergencia de transmisión (TC) es la mas baja de las capas de
convergencia en ATM.Desempeñacincofuncionesespecíficasparalacapa
superior en ATM:
1. Generación de transmisión/recuperación de trama. Si las celdas raíz van
aserenviadosenunsistema
de transmisiónde bits comounT3,la
subcapaempaquetaceldasdentrodelatramadetransmisiónen
el
transmisor, y los desempaqueta de la trama enel receptor.
2. Adaptacióndelatransmisióndelatrama.
El procedimientodearriba
requiere conocimiento del esquema de tramas empleado en el enlace.
Esta estructura de tramas debe ser adaptada para el transporte de las
celdas ATM.
3. Delineación de celdas. Con tramas o sin ellas, la capa TC debe proveer
de algún mecanismo para el receptor para detectar límites de celdas de
la cadenade bits entrantes.
4. Generación de sucesión HECherificaciÓn.El control de error en ATM se
lleva en lacabecerade
la celda.Unbytedecontrol
de errorde
cabecera (HEC) es usado para este propósito.
El transmisor genera el
HEC, y el receptor lo checa. Si una celda falla el chequeo de error, se
descartaparaprevenirquelaceldasedireccionea
un
destino
incorrecto.
5. Desacoplamientodevelocidad
de celda.Unserviciopuedesolicitar
mucho tiempo de canal y mandar muchos datos a la vez. Durante estos
períodos, la cap
6. a TC insertará celdas especiales en el transmisor y las removerá en el
receptor.
La capa ATM es el corazón de las redes ATM. Sus funciones definen todo lo que
una persona piensa acercade ATM:
13
1. Lacapa de ATMmultiplexaceldassobre
el mismoenlacefísico.Las
celdas son reconocidas enel destino por el significado de los campos de
la cabecera que identifica las rutas virtuales (VPs)
y canales virtuales
VCS .
2. La capa ATM debe traducir
el identificador de VP entrante (VPI)
y al
identificador VC(VCI)enunenlace
al par VCNPI apropiadoparala
salida del enlace. Estos nuevos pares son puestosen la cabecera de la
celda cuando la celda es conmutada a la salida del enlace. Los valores
son obtenidos por una tabla enel interruptor. Esta tablaes construida al
tiempo de conexión por mensajes de señalización de protocolo en
el
plano de manejo de ATM. (Esta es la diferencia entre un interruptor y un
ruteador; un ruteador no trata con este tipo de conexiones).
3. En los- extremos de lared,lacapa
ATM generaeinterpretalas
cabecerasdecelda.
Solo el campo de "payload' deunaceldaATM
siempre se pasa a las capas de arriba.
4. Solo en el lado UN1 de la red, la capa ATM provee un mecanismo de
control de flujogenérico(GFC)paraacceso
al medio. La función del
GFC nunca está disponible o definida en la interface del nodo de red
(NNI) entre los interruptores ATM.
LacapadeadaptaciónATM(AAL)seencuentraensistemasfinalesperono
siempre es requerida en nodos de red internos, tales como
los interruptores de
ATM.LaAALestadivididaendossubcapas:Lasubcapa
de segmentación y
reensamblaje (SAR)y la subcapa de convergencia (CS).
La subcapa SAR realiza una función de "fin de libro", tal que el receptor pueda
asociar una sucesión de celdas dentro de la trama original u otra unidad de datos
que el transmisor rompe en celdas. El CS provee el mecanismo de mezclar los
diferentes requerimientos de voz, video, y datos definiendo un número de clases
deservicio,cadaunocon
los parámetrosapropiadosparaservicio.Estosson
usados para proveer los parametros apropiados de calidad de servicio (QOS) en
dicha conexión. Las cuatro clases de servicio existentes definidas son mapeadas
en seis tiposde AALs para la realización de ATM.
Las cuatro clases de servicios son definidas por tres parámetros que las capas
mas altas pueden requerir
del transporte:
1. Relacióndetiempoentrefuente
y destino.Tambiénconocidascomo
aplicaciones de tiempo real, tráfico como voz digitalizada
da 64 kbps
debe conservar la relación de tiempo a través de ATM. Esta relación en
tiempo es esencial en voz y otras aplicaciones de velocidad constante
de bit (CBR). Las aplicaciones de CBRno funcionarán correctamente
si un transmisor está generando 64 kbps en cada segundo, pero la red
14
ATM entrega 32 kbps y entonces 96 kbps al receptor, aún si el número
de bits enviados y recibidos sea
el mismo.
2. Velocidad de bit.Algunosserviciostienenunavelocidadconstantede
bit; otros tienen una velocidad de bit variable (VBR) sobre tiempo. Estas
aplicaciones CBR incluyen voz digitalizada sin comprimir. Es importante
notar que los serviciosCBRllegaránaserautomáticamenteservicios
VBR con la adición de la compresión.
3. Modo de conexión. Algunos servicios, como voz, son siempre orientados
aconexión.Algunosserviciossonno-orientadosaconexión.Otros,
incluyendo muchos tipos de servicios de datos, pueden ser
de cualquier
forma.
Las clases de servicio establecidasAAL establecidas por el ITU y los tipos de AAL
son mostradas en la siguiente figura
3.1 . l . Los servicios típicos que usan estas
clases pueden ser:
CLASE A
CLASED
RELACION DE TIEMPO
ENTRE FUENTE Y REQUERIDO
DESTINO
[VELOCIDADDE BIT
1
CLASEB
NO REQUERIDO
1
I
CONSTANTE VARIABLE
~~
MODO DE CONEXION
CLASEC
ORIENTADO A CONEXION
NOORIENTADO
A CONEXION
Las cuatro clases de servicio AAL
Clase A: Emulación de circuitos, voz y video de velocidad constante de bit.
Clase B: Audio y videode velocidad variable debit (comprimida).
Clase C: Transferenciade datos orientada a conexión.
Clase D: Transferencia de datos no-orientada a conexión.
Figura 3.1.1
Estas clases de servicio han sido modificadas por el foro de ATM. De tal manera
que reconoce cinco categoríasde servicios AAL.
3.2. Rutas y canales virtualesde ATM
Como
se
indicó
antes,
ATM
es
una
arquitectura
de red
que
utiliza
transportes de red sin canales. El tráfico debe ser identificado como voz, video, o
datos. Debido a que no hay canales físicos para distinguir
el tráfico en una red
ATM, su lugar es tomado por conexiones lógicas.
En lugar de canales de voz o
15
video, las redes ATM tienen conexiones de voz o video. Estas conexiones lógicas
son establecidas y mantenidas por medio de una estructura de identificación de
dos partes:el canal virtual y la ruta virtual.
Loscanalesvirtuales(VCs)yrutasvirtuales(VPs)sonunapartedetodala
arquitectura del ISDN broadband (B-ISDN). ATM es la red de transporte para BISDN, y IOS VCs y VPs forman las funciones de transporte de capa física de ATM
en un nivel lógico. Lo opuesto a las funciones de transporte a nivel físico de enviar
bits sobre un medio específico. Un canal virtual es un concepto para describir el
transporteunidireccional de lasceldasATMasociadosporunvalorcomúnde
identificador Único (CCITT 1.113). Este identificador es el VCI. Una ruta virtual es
un conceptoutilizadoparadescribir
el transporteunidireccionaldeceldasque
pertenecenacanalesvirtualesqueestánasociadosporunvalorcomúnde
identificador Único. Estees el VPI.TantoVPIcomoVCIsonválidos
en una
dirección.
Los VCls y VPls se encuentran en las cabeceras
de celdas y son jerárquicos.
MuchosVCspuedenformarunVP.Lasceldasfluyenatravésde
la rutade
transmisión en una red ATM (Ver Figura 3.2). ¿Cuál es el propósito de los VCs y
VPs? Crear una forma útil de distinguir los tipos de tráfico y varios destinos, ellos
forman un método para establecer y usar otros dos conceptos
en ATM: la idea de
un enlace virtual y una conexión virtual.
vc
vc
VC
5% )
vc
RUTADE
TRANSMISION
e::
VC
W: CANALVIRTUAL
VP: RUTAVIRTUAL
Re1aci6n de VCs y VPs .
Figura 3.2.
Un enlace de canal virtuales un transporte unidireccionalde celdas desde el lugar
dondeunVCIesasignadohasta
el lugardondeesconvertido(conmutado)
o
removido. De la misma forma, un enlace de ruta virtual es limitado por los puntos
en la red donde el valor de VPI es asignado
o convertido o removido. Así, los
enlaces en VCs o VPs son justo las rutas en la red ATM dondelos valores de VCI
o VPI permanecen igual.
Obviamente, usuarios y sistemas serán separados por mas de un enlace VC y un
enlace VP en la mayoría de los casos. Así, la concatenación de enlaces de rutas
virtualesesllamadaconexión
de rutavirtual(VCC),yunaconcatenaciónde
16
enlaces de ruta virtuales llamada una conexiónde ruta virtual(VPC). Básicamente
el campo VPI
el campo VCI identificaconexionesdelocalidadesdinámicas,y
identifica conexiones de localidades estáticas.
3.3. Conceptos de conmutación en ATM
Cuando los nodos de red ATM actúan como interruptores de ruta virtual, los VPls
cambian en una base de nodo por nodo, mientras que los VCls no. La conversión
VPI fue hecha por una simple tabla hecha en cada nodode la red.
Estos interruptores VPI terminan los enlaces VP previamente definidos y deben
convertir los VPls entrantes a VPls de salida. Esto puede ser muy útil para LAN a
LAN o cliente servidor, aplicaciones de red basadas en ruteador.
Un interruptorVP se muestra en la siguiente figura 3.3:
VCI 1
z
VCI 1
VCI 4
VCI 1
VCI 4
VCI 5
VCI 4
VCI 5
VCI 4
VCI 1
VCI
VCI z
VCI = IDENTIFICADOR DE CANAL VIRTUAL
UP = RUTAVIRTUAL
VPI = IDENTIFICADOR DE RUTAVIRTUAL
Conmutación de VP
Figura 3.3.
Sin embargo, la conmutación deVP no es la única posibilidad para un nodode red
ATM. También pueden conmutar canales virtuales. Estos interruptores
VC y VP
terminan ambos enlaces VC y VP. Ahora, es posible la conversión VCI en una
tabla
separada
completamente.
Es
importante
notar
que
todas
las
celdas
asociadasconunvalorparticularde
VPlNCl enunacabeceradeceldason
transportadas por la misma ruta.No hay ruteo dinámico en una base de celda por
celda. Mientras que el ruteo dinámico puede ser buena idea para datos, puede
causarquelasceldasquedenfueradesitioparavoz/audio/video,dondese
elaboran mecanismos de sucesiones de bits que no existen en equipo de usuario
final.
17
La función de conmutación de VP existe pero es solo un “paso a través” mientras
que los VCIs son reasignados. Este dispositivo se muestra en
la siguiente figura
3.3.1.
CONMUTADOR VC
OEQPC
....
VCI 1
VCI z
VCI 4
VCI 1
W V P l lj
I
Conmutaciin de YP
Figura 3.3.1.
En conmutación, todas las decisiones de enlaces “hop-to-hop” son hechas “sobre
la marcha”, y los recursos se encuentran en este punto. Así pues, ninguna otra
decisión es necesaria mas que una tabla rápida de mapeo.
Así los interruptoresATMhacendecisionesbasadas
en lainformaciónenuna
tabla VPINCI. ¿Pero como puede estar en primer lugar la tabla de información
VPlNCl de un interruptor ATM? Existen actualmente varias formas.
3.4. Principios de señalización deATM
Lasredesno-orientadasaconexiónempleanunprotocolosofisticado
de ruteo
para actualizar las tablas almacenadas en sus nodos de red,
tal como OSPF (Abre
primerolarutamascorta,“openshortestpathfirst”).
Estos protocolospueden
generarunagrancantidaddetráficohacialared,yesencialmentecorren
independientemente de los usuarios en la red.
En las redes de conmutación ATM, Las cosas son diferentes. La información en
los canales virtuales almacenados enlos nodos de la red se encuentra ahí debido
al uso del usuario. Hay varias formas de cómo un usuario puede informar a la red
de cuáles conexiones, cualquiera VPCs o VCCs, necesitan ser establecidas en la
red ATM. Este procesoes conocido como control de llamada,donde la llamada es
cualquier conexión enla red AIM.
18
Para esto, la mejor manera de hacerlo es manualmente. Esto es,
el usuario del
servicio de redescribetodaslasconexionesnecesariasenpapely
lo llevaal
representante de la compañía proveedora del servicio de ATM. Dicho proveedor
configura las tablas en la red e informa al usuario: cuando las celdas vayan a ser
enviadas al sitio de videoconferencia en Boston,usaVPI
45 yVCI 186”. (La
configuración de los encabezadosdelasceldascon
los valoresdecampo
apropiados de VPlNCl puede ser hecha por
el usuario o por el proveedor del
servicio). A este proceso se le conoce como “estableciendo las conexiones”
en un
tiempo de provisión de servicio y tiene la ventaja de ser un proceso de direcciónrecta.
IC
Alternativamente,puedehaberunprotocolodeseñalizaciónquecorraentre
el
equipo permitido del cliente (CPE) con el usuario y el nodo de red ATM. El CPE
envíaunmensajehacia
el nododeredlocal(alqueseencuentraconectado)
solicitando una conexión con Boston. Los nodos de la red establecen la ruta, y si
el destino acepta la conexión, otro mensaje es enviado de regreso al original con
el mensaje “ConexiónOK, usa VPI = 45, VCI = 186”.
Recuerdeque los VCssonasignadosdinámicamenteentreusuariosenlas
conexiones de rutas virtuales (redes virtuales). ATM utiliza el mismo concepto de
señalización de fuera de banda que es usado en la tecnología “ISDN narrowband”.
Pero en lugar de una canal D físico para señalización, ATM (y B-ISDN) utilizan un
canal de señalización lógica. Esta señalización es realizada por las celdas ATM
y de regreso.
enviadas del usuario a la red
Por supuesto, la señalización que se debe hacer en ATM es mucho más compleja
que en unared de voz o datos conectada de punto a punto. ATM
es diseñada para
cubrir los requerimientos de ancho de banda de todos los servicios de red. Por lo
tanto, ATM debe soportar tipos de conexión tales como punto a multipunto (para
servicios de video donde una celda enviada por la red es entregada a un número
de
puntos
finales)
y también
multipunto
multipunto
a
(para
transmisiones
complejas de transmisionesde voz y video).
3.5 Capacidades de señalización de una red
ATM.
3.5.7. Señalización en la Interfacede Usuario a Red.
La comunicación y el control de una red ATM se lleva a cabo por la señalización
deloscanalesvirtuales
(SVC’s).Una
señalizacióndetransformaciónde
es una
canalesvirtuales o MSVCsiempreestádisponibleentodaUNI.Esta
señalización de canal con ancho de banda reducido que se localiza en una ruta
virtual con VP1 = O. La MSVC se usa para establecer una señalización de canales
virtuales(SVC‘s).Espormediode
la señalizacióndecanalesvirtualesque
el
usuario señala sus manejo y sus necesidades
de control sobrela red.
19
Refiriéndose
la
aseñalización
de
transformación
de canales
virtuales,
el
dispositivo final (CEQ Equipo de usuario), puede establecer una señalización de
canal virtual (SVC), para conmutar un canal virtual o para manejar la red y poder
controlar el plano
de
su
comunicación.
La
señalización
de
transformación
transporta un identificador de servicios de archivo (SPID), que ayuda a la red a
determinarqueservicio el usuariodeseausar,ypermitelaseñalizacióndeun
canalvirtualparaestablecerunaseñalizaciónapropiadaparaqueestase
establezca.
Usando la señalización de canal virtual, las conexiones de canales virtuales de
circuitosvirtualesconmutadospuedeestablecerseparausar
un planode
comunicacióna lo largo de laredATM. El procedimiento de señalizacióncon
ayuda de una conmutación de canales virtuales, puede ser uno de los siguientes
tipos:
0
0
SeñalizacióndeusuarioaRed
(P.e.establecer o realizarunaconexiónde
canal virtual paraun plano de comunicación entre dos usuarios extremos).
Señalización de usuario a usuario (P.e. para establecer o realizar una conexión
de canal virtual dentro de un canal
de ruta virtual pre-establecido entre dos
Interfaces de Usuario a Red o UNl‘s).
El valor del identificador del canal virtual VCI, localizado en la conexión de canal
virtual, puede ser asignado por la red,el usuario, la señalización o por un acuerdo
estándar.
3.5.2. Señalización en la lnferface Red a Red.
La señalización de canales virtuales, también se usan para los requerimientos de
interseñalización entre los elementos de una red. La señalización en redes RDSl
(incluyendo las ATM ), se lleva acabo en los llamados “puntos de señalización”
(SP’s),y pueden ser clasificados como: de modo asociado
o modo semiasociado.
Lospuntos
de señalización,sonfuncionalmenteconstruidosdentro
de los
conmutadores ATM, asociados con el control y la conmutación de servicio que el
usuario necesite. Entonces la señalización en la interface de red a red, se lleva a
cabo en estos puntos.
Un ejemplo de una señalización de modo asociado es el siguiente; en el caso de
unserviciotelefónicodevozhabríaunconmutadorATM,queejecutela
conmutacióndeconexionesdevoz.Con
el findeejecutarlaconmutación,
el
conmutadornecesitasercapaz
de analizar el númerotelefónicomarcado,
indicándole al punto de señalización (SP),que ruta debe tomar la llamada una
vez que se haya marcado este.
En el modo de señalización semiasociado, la señal de información se dirige hacia
el punto de señalización por medio de una ruta, que es diferente a aquella que la
20
propia llamada o conexión tomaría. En la señalización en el modo semiasociado,
la señal de señalización pasa sobre una señalización de red especial, por medio
deuncambiodetransito,llamado,
puntodetransferenciadeseñalización
(STP’s). La siguiente figura 3.5, ilustra el conceptodepuntodeseñalizacióny
punto de transferenciade señalización.
R d a de conexión
Señalizaci6n de r d a
----------+
(enmodo asociado)
Seiializaciónde r$a
b
(enmodo semiasociado)
B - STP
i)
Figura 3.5. Rutas de señalización dentrode una red ATM
Operando en el modo asociado, el nodo A, esperaría la señal directamente del
punto de señalización“SP” en el nodo B, y entonces conmutar a la conexión para
seguir la misma ruta. Mientras que enel modo semiasociado, el nodo A señalizaal
nodo B para esperar la conexión, pero manda
la información de la señalización vía
el (STP) al nodo C y conmuta la conexión sobre una ruta directa
al nodo B. La
ventajadelaseñalizacióndelmodosemiasociado,esquepuedeusarsepara
reducirdramáticamente el númerototal de ligues de señalizaciónenlared,
reduciendopormucho,
el costoenhardware
de los punto de señalización
necesarios para cada intercambio.
3.6 Canales virtuales de señalización
ATM
En lainterfaceusuario-red
(UNI), laseñalización
es manejadaporcanales
virtuales dedicados al uso de señalización de mensajes. Cuatro tipos diferentes
hansidoespecificados,cadaunosirviendoadiferentespropósitospara
los
diferentestipos de tráfico y conexiones.Unodeesoscanalesvirtualesde
señalización (SVCs) es indispensable; hay solamente un canal virtual permanente
de metaseñalización (MSVC) para usar interface. Esto es, todoslos usuarios (hay,
tal vez, arriba de 256) en el nodo de conexión de red local, usan la MSVC para
señalización.
En el nodo de interface de la red (NNI), el plan de señalización está siendo aun
desarrollado. La mayoría probablemente adaptarán principios de la señal UNI, en
redes nacionales de señalización telefónica. Aunque es más completo en el nivel
21
UNI, el esquema de señalización ATM, tienemuchasformasposiblesde
realizarse, incluso algunos serán mecanismos finales ATM (terminales) o en los
equipos localesATM PBX de clientes o, incluso ambos.
Loscuatrotipos
de SVCs empiezancon el canalvirtual de metaseñalización
(MSVC). Esto es bidireccional, significando queel usuario puede señalar ala red y
la red puede señalar al usuario.Estopuedeusarunoy
sólo un SVC. La
metaseñalización es unconceptomuynuevo,ymuchasimplementaciones
recientes de redes ATM (incluyendo aquellas basadas en los estándares del Foro
ATM) no incluyen el uso de metaseñalización y deMSVCs.
Haytambiéndostransmisiones
SVCs: lageneralylaselectiva.Ambasson
bidireccionales, significando que la red solamente señalará al usuario sobre estos
SVCs. La transmisión general SVC es un medio rápido para que la red envíe una
señalatodos
los puntosfinales en lasinterfaces del usuario. Por lo tanto,
solamente un SVC es necesario(y de hechorequerido).Lastransmisiones
selectivas SVCs pueden ser muchas y son usadas por la red
para señalar a todos
los puntosadecuadamente,alamisma"categoríadeservicioperfil"
(CCITT
Q.932), porejemplo,todaslasterminales
de video. Así, lastransmisiones
generales SVCs son usadas por los nodos de la red ATM para mensajes escritos,
también las transmisiones selectivas SVCs son usadas para mensajes escritos.
Estas
pueden
ser
algunas
transmisiones
selectivas
SVCs en una
UNI,
dependiendo del soporte de los servicios en que está conectado el nodo de la red
ATM.
Por último, los SVCs puntoapuntoson
la forma general de señalizarpuntos
extremos a la red (y viceversa) para manejar los VCCs y los VPCs para transferir
datos (aunque los VPCs probablemente son establecidos estáticos, manualmente,
en realizacionesinicialespequeñas).Habrámuchos
SVCs punto-a-punto,que
manejarán los mensajes de protocolo entre usuarios y nodos de red
local ATM.
Los cuatro tiposde señalización ATM UN1 son detalladosen la figura 3.6.
TIPO SVC
DIRECCIONALIDAD
CANAL DE METASEÑALIZACION
BlDlRECClONAL
i
NUMERO DE SVCs
UNIDIRECCIONAL TRANSMISION GENERAL SVC
ALGUNAS
POSIBILIDADES
UNIDIRECCIONAL TRANSMISION
SELECTIVA
SVC
PUNTOAPUNTO
BlDlRECClONAL
UNO POR
Figura 3.6. Sellalizaci6n VCs ATM UN1
SEÑALAR
PUNTO
22
3.7 ATM: Conjuntando Voz, Audio, Datosy Video.
UnaredATMconstruidaparatransportarsimultáneamentevoz,audio,datosy
video, debe de contar con aceptables características de ejecución, para cada uno
de estos servicios. Desafortunadamente, todos estos servicios
tienen diferentes
requerimientos a ser considerados en un número crucial de parámetros. Algunos
de estos parámetros se muestran en la tabla 3.7.1. Luego entonces, llevar a cabo
esteproceso no seráfácil.Noes
solo unproblemadeAncho
de Banda,sino
“variosproblemas”.
Atribut0
Ancho de Banda
Tolerancia de
Retardo
de Error
Congestionamiento
Voz
Bajo
Video Datos
Alto Variado Baio
Medio Variado
Alto Tolerancia
Medio
Bajo
Bajo*
Nulo Variado Nulo
Variado
*
~~
*Si se usa la compresión
Tabla 3.7.1
En términos de efectos de retardo, errores de tolerancia y de congestionamiento
de datos, cada servicio tiene sus propios requerimientos distintivos. Por otro lado
la compresión de voz, audio y video llega a ser tan expandida por estos mismos
servicios, que esto no ayuda a nuestro problema, solo lo modifica. La red ATM
tiene un número definido de parámetros de ejecución que harán la ejecución de
una capade ATM aceptable para todos estos diferentes servicios.
3.8 Demora de transferencia de celdas
ATM y demora de variaciones
No hace mucho una exageración dijo
que el principal propósitode ATM es dar una
y datos sobre la misma
aceptable demoraen el tráfico para patrones de voz, video
red física. Aquí se hace la pregunta, ¿qué significa aceptable?
Una celda es enviada desde una fuente A
(evento de entrada de la celda, en
lenguaje ATM) y llega a un destinoB(evento de salida de la celda). Por supuesto,
estas son conexiones y nodosde red. Las conexiones tienen una característica de
demora de propagación (llamada la velocidad nominal de propagación, o NVP), y
los nodos de la red tienen una amplia variación de procesosde demora (debido al
ellos
son
cambio del tiempo de procesamiento). Si los efectos de todos
combinados, el tiempo desde el primer bit enviado de la fuente A hasta
el último bit
dellegada al destinoB,estálademoradetransferencia
de lacelda. Si esto
23
excede el tiempo T después del cual una celda es supuesta a ser entregada, la
celda que llegaesdescargadapor
el receptor,vaya en error o no.Estoes
ilustrado en la figura 3.8. ¿Cuál es el máximo valor de T? Por supuesto que no es
conocido, y uno no sabrá hasta qué largo la red ATM
es construida y qué tan
común llega a ser. Aproximadamente la red ATM, fijará
el valor máximo permisible
de TI así esto es extremadamente
improbable
que
cualquier
celda
será
descargada en el destino debido al exceso de tiempo T. Sinembargo, el más
demora en la variaciónde celda.
importante parámetro puede ser la
La demora en la variación de celda (CDV) en una red ATM se refiere al hecho de
que algunas celdas serán cambiadas muy rápidamente a través de la red ATM,
pero otras celdas pueden tomar mucho más tiempo, debido a tales efectos como
congestión de nodo.Estotendráunevidenteefecto
en aplicaciones en razón
constante de bit.
Por ejemplo, digitalizar voz, comúnmente tienen una razón constantede bit de 64
Kbps. Esos bits están siempre fluyendo en esta razón en un canal de voz en una
red T-l. Tanlargocomoesto,es
un canaldedicadopuntoapunto,sinexistir
variación de demora (esto no es estrictamente la verdad, pero procesar retardos
está limitado por ITU a menos de 450 ps por cambio de circuito, no significando
mucho tiempo para esta discusión).
FUENTE A
DESTINO B
ENVIA
CELDA
(primer bit
de salida)
(último bit de entrada)
Figura 3.8. Demora de transferencia decelda ATM
Es decir que CDV es posible, cuando la voz digitalizadaes enviada sobre una red
ATM, eso es, una celda conteniendo la voz digitalizada es demorada un monto
variabledetiempocuandoseenvíaatravés
de laredATM.Sinembargo,
el
equipo en red, recibe una voz digitalizada, procesando una muestra de esa voz
recibida, basándose en un patrón constante de llegada de la muestra. La voz es
distorsionada si lasceldasllegan
en intervaloslargos,llamados
dispersión o
intervaloscortos,llamados
aglutinación. Anteesto,unaconsistentedemoraa
través de la red ATM es absolutamente crucial para proveer servicios aceptables
de voz.
El mecanismoque da estaconsistentedemorasobreunaampliavariablede
demora en la red, es conocida como red condicional AT#. Esto tiene un potencial
a ser criticadopara aprobarse entre usuarios de datos
de la red ATM.
24
3.9 Parámetros de ejecución de Redes ATM.
Los tipos básicos de parámetros de ejecución (PE) de una red ATM, son definidos
por lasrecomendaciones 1.350 delITU-T. Estas recomendacionesdefinen un
grupo de tres diferentes tipos de parámetros deejecución, y recomendaciones que
estas, deberían usarse como medidas de tres diferentes aspectos funcionales de
conexiones ATM (acceso, transferencia de información de usuarioy liberación).
La tabla 3.9.1 muestra nueve tipos diferentes de parámetros de ejecución de una
red, y estos se conocen como “parámetros genéricos primarios de ejecución”.
Criterios de Ejecución
Precisión
Función DeDendencia
Velocidad
Velocidad de Acceso Precisión del acceso
Acceso
Transferencia de
información de
usuario
Liberación
J
Dependencia
del
acceso
de
Precisión en la Velocidad
Dependencia de la
transferencia de
transferencia de
transferencia de
información.
información información
Velocidad
de Precisión
de
la Dependencia de la
liberación
liberación liberación
-
Tabla 3.9.1
Algunos ejemplos específicos de parámetros primarios
dentro de cada clase de
parámetro de ejecución genérico,se dan en la tabla 3.9.2.
~
~~~
Función
Acceso
Transferencia de
información de usuario
Liberación
Criterios d
Velocidad
Conexión de puesta de
retardo
Rango exitoso de
transferencia
Propagación de retardo
Retardo de transferencia de
Célula
Variación de retardo de
célula
Capacidad de transferencia
de cClula
Retardo en la limpieza de la
conexion
Ejecuci6n
Precisión
Dependencia
Probabilidad de puesta
Probabilidad de puesta negada
incorrecta
Rango de Bit de Error
Probabilidad de pérdida de
información
(BW
Rango de fallo de inserción Radio de pCrdida de cClula
de célula
Radio de error de cClula
1
Radio de bloque erróneo
de célula
Segundos de error
Radio de liberación
prematura
Radio de liberación
incorrecta
Radio de liberacih defalla
Tabla 3.9.2
Unsubconjuntodeestosparámetrosdeberíanmedirseregularmentepor
los
operadores de una red ATM (como medidas de ejecución de red). Los parámetros
escogidosdeberíansatisfacerlasnecesidadesmásrelevantesde
los usuarios
para asegurar una completa satisfacción en la calidad de servicio.
25
Cuando no hay relación directa entre la calidad de servicio y los parámetros de
ejecucióndeuna
red ATM,laexperienciaayudaráadeterminar
los valores
aceptables para los PE.
En adición a los parámetros de ejecución primarios, la ITU.T, también recomienda
a los parámetros de ejecuciónderivados.Losmásimportantesparámetrosde
ejecución derivados son: laviabilidad y la aceptabilidad.
0
0
La viabilidad; eslamedidadesuspensióntemporal
de ejecución
acumulada de la red como un todo, durante un período dado de tiempo
(P.e. uno o dos meses). La viabilidad se mide como un porcentaje de un
período total en el cual el servicio no fue suspendido temporalmente.
Entonces, la medida de viabilidad es alta, y por otro lado, la suspensión
temporal de operación es baja.
La aceptabilidad; nos daría una medida cualitativa de la opinión de los
usuarios acerca del nivel de servicio. Esto nos da una clase potencial de
factores más generales para medir la satisfacción de un cliente respecto
de la red ATM.
3.10. Control de tráfico en ATM
De acuerdo a la distribución, los requerimientos de desempeño expuestos arriba,
el ITU ha definido un conjunto de capacidades de control de tráfico para red ATM.
El control de tráfico se refiere a las necesidades para necesidades de redes ATM
de controlar el tráfico (celdas) de entrada a la red y asegurarse
que la red es
totalmente capaz de repartir la conexión prometida y ejecutar parámetros de
los
usuarios. Si es necesario, la red ATM puede tener la capacidad
de escalar de
regresolaestimación
en lacuallasceldasentranen
la redATMeincluso
descartar celdas que entraron en la red. La tarea total de control de tráfico en
cualquier red es una función crucial de administración
de la red.
Este mecanismo de control de tráfico en cualquier red es mucho más difícil de
realizar en redes ATM de lo que parece. El control de tráfico es bien entendido en
redes de datos, donde se elabora un control de flujo y mecanismos de control de
congestión que han sido desarrollados en protocolos utilizados durante años. Una
red ATM, sin embargo, es más que una red de datos. De cualquier manera, es
utilizada para controlar el tráfico,no sólo paratrabajarenconexióndedatos,
también para conexionesdevozyvideo.Unaaplicación,
de untipodebit
constante, tal como video descomprimido,no puede ser informado por la red ATM
de no enviarse a cualquier celda por un momento, este es un problema que está
siendo estudiado por muchas organizaciones de estándares.
LaITU en surecomendación 1.311, hadefinidounconjuntodefuncionesque
todas las redes ATM deben llevar a cabo, para realizar
el control de tráfico.
26
Las funciones actuales son:
Control de admisión de conexión. Las redes ATM deben contar a un lado con
un monto propio de recursos (P.e. proveer ancho de banda o un límite en la
demora de transmisión) para dar servicio a una conexión. Estoes hecho en el
tiempo de conexión. Si unaconexiónesestablecida
en proveertiempode
servicio en una base semi-permanente o por medio de una señal de protocolo
sobre una base dinámica. Si la conexión no puede ofrecer esos recursos, la
red ATM nola aceptará.
0
Uso de pardmetro de control. La red ATM debe vigilar la interface del usuario
(UNI) para asegurarse de quelos volúmenes de tráfico de celdas no afectenel
funcionamiento de la red. Por ejemplo, si una conexión es reconocida, basada
en la red ATM en una máxima inserción de celdas,
o ancho de banda, la red
ATMasímismadebecontrolaryasegurarsequelaconexiónnohasido
excedida.
0
Prioridad de control. Las redes ATM deben adecuar el servicio de memoria en
los nodos de la red bajo todas las clases de condiciones. Bajo condiciones de
congestión, donde hay justamente muchas celdas en la red, una prioridad del
mecanismo puede ser usado para remediar las situaciones
de congestión. Esto
es, algunas celdas pueden ser descartadas bajo condiciones
de congestión.
Algunosmétodosdebenexistirpara
los nodosdelaredATMenidentificar
rápidamente, celdas que son candidatas para ser descartadasy, aquellas que
nosondescartables,amenosquehayacondicionesextremas.Essiempre
más deseable, descartar algo de tráfico, que tener
el riesgo de que se caiga la
red y perder todoel tráfico porun período de tiempo hasta que lared pueda ser
reestablecida nuevamente.
0
Control
de
Congestión.
Las
redes
ATM,
deben
prevenir
condiciones
de
congestiónentodaslaspartesde
lared.Lacongestión
es unconcepto
ampliamente malentendido en el círculo de las redes. Mientras quelo relativo a
control de flujo,es justamente, control de flujo.El control de flujo se refiere a la
idea de que un remitente nunca debe ser capaz de enviar más rápido
de lo que
puederecibir el receptor.Lacongestión,porotraparte,esunapropiedad
global de la redmisma,ynounapropiedad
de cualquierusuarioindividual.
Ningúnremitentepuederebasaracualquierreceptor;pero
laredpuede
permanecer desesperadamente congestionada porque hay mucho tráfico en
ella.
3.1 1. Admisión de conexión ATM
La admisión de conexión, es llevada a cabo en el tiempo de llamada al sistema,
cuando un VCC(“virtua1 channel connection”) o VPC (“virtual path connection”) es
27
establecido.Lared
ATM sólo aceptaráunallamada
si laredtienerecursos
repartidos en calidad solicitada por usuariosdel servicio (QOS),terminal a terminal
a través de la red ATM. Esto es importante. El nodo de red local en la terminal del
remitente puede tener los recursos, pero a través de todos los posibles caminos
internos o de la columna vertebraldel sistema, los nodos de la red ATM no pueden
proveer las solicitudesQOS, así la conexión no puede ser aceptada
del todo.
El más crítico aspecto de QOS es determinar la fuente de las características del
tráfico: ¿Qué es exactamente lo que se requiere de la red? Esta fuente de tráfico
puede ser caracterizada por cuatro parámetros. El primero es la razón promedio
de bit en el cual opera la fuente, que es, una media aritmética sobre
el tiempo
(intervalo no especificado). El segundo, es la razón bit pico, en el cual la fuente es
capaz de transmitir o enviar (se nota que son usualmente dos diferentes razones).
Esasdos
se combinanformandounconceptoimportante
en redes ATM:
"burstiness" o razón interrupción. El término "burstiness", es utilizado para la razón
pico de bit promedio. Esto puede variar de 1 a 100 para voz y video comprimido,
de 100 a 1000 para video comprimido a datos LAN, y es vital conocerla antes de la
hora.Nohayunadefiniciónestándar
de "burstiness",porque,
no hayuna
definiciónestándarparadefinir
el períododetiempo,sobre
el cual larazón
promedio de bit es calculada. Claramente, el tráfico en una conexión promedio
sobre un minuto puede ser ampliamente diferente del promedio del tráfico de la
red durante todo el día.
El tercer parámetro, es la razón física de bit de la conexión, desde el usuario al
nodo de la red local de ATM. El promedio, pico y razón físicade bit, un usuario los
declara como parámetros QOSde la red, y pueden ser todos distintos, pueden ser
todos al mismo tiempo o, pueden ser incluso todos cero. Enel caso que son cero,
el Foro ATM ha definido unaconexión de este tipocomo:servicio-de-razóndisponible-de-bit (ABR). Esto quiere decir,que la conexiónes asignada a cualquier
razón de bit de la red ATM y, el procedimiento de admisión de conexiónha
determinado, ser disponibleen un tiempo particular.
Los parámetros anteriores son de duración pico. La duraciónpico es la medida de
qué tanto la fuente es capaz de mantener la razón pico de bit. Nuevamente esto
esabsolutamentenecesariosaberantesdequeunaconexión
sea aceptada.
Conociendo la duración pico junto con otros parámetros disponibles, el nodo de
red ATM determina el máximo número de celdas que pueden entrar a lared desde
una conexión dada en cualquier intervalo de tiempo. Un valor estándar para la
duración pico ha sido propuesto en pasados foros de implementación ATM. Esto
es comúnmente definido en propuestas como W S, % S, 1 S, 1Xi S ó 1% s. Estos
valores son tomados comúnmente de los valores de la red "frame-relay". Dados
esos cuatro valores y la clase de servicio
del usuario, la red ATM tiene toda la
información que necesita para decidir si una conexión es garantizada o no en la
red. Las propuestasdel foro de ATM, permiten que esos valoressean negociados
entre el usuario y el nodo de red local en el tiempo de conexión al sistema. En
otras palabras, una conexión que ha sido rechazada con una razón pico
de bit,
28
requiere de 10 Mbps para poder intentar una conexión con una razón pico de bit
de 5 Mbps.
Todos
los parámetros
arriba
descritos,
son
candidatos
para
negociación.
3.12. Control de prioridad ATM
Como las celdas son conmutadas a través de la red ATM, las colas se desarrollan
como una consecuencia natural de pérdidas de propagación (muchas celdas se
envían en una conexión de salida) y hay pérdidas procesadas en los nodos de la
red,esto es por laaltacarga de usuarios.Lasceldas en lascolasdebenser
memorizadas
hasta
que
puedan
ser
tratadas.
Algunas
celdas
pueden
ser
descargadas en orden al resto del servicio con sus correctos parámetros
QOS.
Esto permite que las celdas que encabezan tengan un bit llamado bit de celda de
prioridad perdida(CLP). Este simple bit permite solamente dos estados: La celda
es elegida para descargarlao no.
¿Cómo debe la redATM mantener memoria para haceréste proceso de encontrar
y descargarceldaselegidasmáseficientemente?Variosmecanismoshansido
propuestos,
pero
ninguno
es estandarizado. En un buffer común
con
un
mecanismo de salida, todas las celdas van en un registro simple. Si el buffer está
lleno, y una celda que no puede ser descargada llega, entonces una celda que
puede ser descargada, es encontrada
en el "buffer" y es descargada ("pushed
out"). Este es un proceso complejo que puede tomar algún tiempo.
En otro esquema llamado separación de registro, dos registros por separado, son
usados por cada una de las CLP posibilidades. Entonces las celdas conel bit CLP
iguala 1, puedenfácilmenteserencontradas
y descartadas.Sinembargo,las
celdasserángarantizadasaserrepartidas
en serie,solamente si todasellas
tienen la misma prioridad en una ruta de conexión. Esto no siempre es posible
asegurar en una conexión de red ATM.
La más prominente estrategia es conocida como "partial buffer sharing"; celdas de
prioridad baja serán solamente aceptadas si el buffer es menor que X porcentaje
del total. Esto es fácil y eficiente llevar a cabo. La decisión para descartar una
celda puede ser hecha antes si está memorizada. La pregunta que necesita ser
respondida es ¿Cuál es el valor de X? Este puede ser dando un valor inicial y ser
cambiado sobreel tiempo.
3.13. Control de Congestión ATM
El control de congestión ha sido el enfoque del control de tráfico de las redes
tradicionales del pasado.Seencuentra en unlugarespecial en lasredesATM
debido a la mezcla de tráfico (voz/video/datos) y el concepto de celdas. Algunos
29
mecanismos deben existir en las redes ATM para tratarde prevenir de que ocurra
la congestión,
para
y solucionarla
cuando
ya
haya
ocurrido.
Ningún
otro
mecanismodetalladohasidoestandarizadoen
el control de uso y controlde
conexióndeATM.Dehecho,
el control decongestión de ATM puede ser que
nunca sea estandarizado.
Estopuedeserunasorpresaparaalgunos,pero
el propósito es dara los
diseñadores de redes una máxima flexibilidad y espacio para ser más creativos
endesarrollarmecanismosdecontroldecongestiónmasy
más eficientes.
Desafortunadamente, la mayoría de los diseñadores casi siempre toman la salida
por el camino fácil: El control de congestión se basa en una utilización restringida,
por ejemplo, permitirel uso de solo el 70 % del ancho de banda disponible.
Mientras que esto haceel control de congestión más fácil, se hacemás complejo a
una cierta distancia. El control de congestión de ATM pertenece a un área donde
se realiza mucho trabajo.
30
4 MODELO DE REFERENCIA DE UNA RED ATM
4.1. Modelo de referencia del foro ATM
El modelo de referencia del Foro ATM,semuestraen
la figura 4.1, se extiende
desde ITU-T teniendo cuidado de distinguir una red ATM publica
de una privada.
Entonces el modeloponeespecialatenciónpara
la conexióndeunaredprivada
ATM con una red pública ATM.
Dispositivo
ATM
UN1 privada
UN1 pública
B-IC1
Figura 4.1. Modelo de referencia dela red del Foro ATM
Es interesante notar queen la figura 4.1 el foro ATM "intercala" las interfaces UN1 y
NNIentresubredes y noentrenodosindividuales.Estosereflejaen
la filosofía
particulardelequipo de unareddedatos,quetradicionalmenteusaninterfaces
apropiadas entre nodos dentro de una subred para habilitarlas para diferenciar sus
productos por aquellos de los demás competidores, ofreciendo un mejoramiento en
las ideasde administración y servicio de las redes ATM.
Este modelo distingue entre una UNI-interface de usuario-red-pública (que también
se le denomina una Interface Pública de Red) y una UN1 privada (también llamada
Interface Local Privada). Aún más el Foro ATM define dos sub-tipos específicos de
las NNI (Interface de Nodo Red), llamándolos con los nombres de: PNNl (Interface
Privada de Nodo de Red o Interface privadade Red a RED), y la 6-IC1 (Interface de
difusión de Inter-Portadora). En un nivel básico, ambas usan la NNI. Estas difieren
en los tipos del manejo y la administración en que se utilizan.
El foro ATM UN1 es el que mejor se ha especificado para las interfaces disponibles.
Dos versiones están disponibles actualmente para
los conmutadores ATM. Estas
son las versiones 3.O(UNI v3.0) y 3.1(UNI v3.1). En su tiempo fueron alineadas con
los estándaresITU-T. La versión 3.1 incorporaba las recomendacionesdelITU-T
31
Q.2931paraponerunallamadaenunconmutadordecircuitovirtual(SVC).La
versión 3.0 estaba basada en una norma recientedel Q.2931 y es compatible con la
versión v3.1.
PNNl incluye un número de funciones por descubrir la topología de una red y para
obtener un ruteo óptimo a través de esta. Esto es apropiado, por ejemplo, para una
universidad o paraunaredATMprivadaenlacualdepartamentosindividuales
pueden ser responsables para sumar más conmutadores y dispositivos de usuarios
terminales a la red sobre su propia iniciativa.La topología de la PNNl funciona para
permitir otros nodos conmutadores dentro de la red para guardar datos del lado a
lado de la topología y dispositivos conectados.
La B-ICI, en contraste con la PNNI, define una interface más segura.La interface BICI adicionafuncionesespecificaspara
el estándarNNIparapermitiruntráfico
concentrado,ypara
el monitoreoyadministracióndeunainterconexiónentre
diferentes
operadores
de
la
Red.
La
interface
B-IC1 también,
soporta
las
capacidadesparatransitar
en lasredes,ypermite
el soporte de servicios de
conmutación de celdas(CRS),serviciosde"framerelay"(FRS)yserviciosde
conmutación de multimegabits de datos (SMDS). LA interface B-IC1 es entonces un
importante precursor para regular
la interconexión de redes públicas ATM.
El Foro ATM ha definido tres interfaces, para
el usodelaPNNI,B-IC1
administración de la red. Estos son respectivamente:
0
0
0
y para la
llSP (Protocolo
interino
de interconmutación de señales,
protocolo
de
señalización basadoen el foro ATM v3.1)
BlSSl (Interface de DifusióndeinterconmutacióndeSistemas,protocolo
de
señalización para redes ATM públicas).
ILMl (Interface
Interina
de Administración
Local,
un protocolo
para
la
administraciónde los dispositivos de unaredATMbasadosen
el Protocolo
Simple de la Administración de red del Internet).
LA ITU-T no ha reconocido estos estándares interinos.
4.2 Posición deATM en el modelo de referenciaOS1
Los modelos de referencia de sistemas abiertos interconectados
(OS-RM) fueron
establecidospor
la OrganizaciónInternacionaldeEstándares
(EO) en1979.
Originalmenteseconcibiócomounmodelodesietecapasparacomunicaciones
sobreunared
de áreagrande(WAN),estofuerápidamentemodificadopara
funcionarsobreunareddeárealocal(LAN)también.
El problemafuequelas
especificaciones de lacapaoriginal
de conexióndedatos(capa
2), trabajaba
solamente entre sistemas adyacentes, esto es, sistemas conectados directamente
unos
a
otros
sobre
un
salto
simple
("singlehop"),
conexión
punto
a
punto.
32
Actualmente una conexión multipuntos tambiénes soportada, pero solamente desde
un primario simple a un número limitado
de secundarios en la conexión. En este
contextolimitado, la capadeconexión
de datosOSI-RMnecesitamuypocos
direccionamientos para las tramas,o protocolos de unidades de datos (PDUs) en la
capa 2.
Lainvención de la LANsignificaquenohubomásque
un pequeñonúmerode
sistemas adyacentes. Así, todos los sistemas LAN fueron adyacentes a todos
los
otrossistemasdebidoalaparticiónmedianaturalinherenteenlasLANs.Esto
significa que con una LAN como Ethernet, con más de 1024 sistemas adyacentes,
la
disponibilidad de las direcciones de la capa 2 en la WAN OSI-RM original, fueron
largamente agotados antes de que cualquier cosa como 1024 sistemas pudieran ser
unidos. El modelo
tuvo
que
ser
modificado
para
darle
una
solución.
Esta
modificaciónconsistióendividir
la capadeconexión
de datos(capa2)enuna
porción alta y una porción baja: La capa 2b viene a ser la subcapa de control de la
conexión lógica (LLC), y la capa 2a viene a ser la subcapa
de control de acceso
medio (MAC). Esta división de capas, es muy común y puede ser extremadamente
útil en la realización de esos protocolos en hardware y software. En la capa 2b, el
control de conexión lógica, retiene las funciones de
la capa de conexión de datos de
la WAN original, la cual, ahora viene a ser la conexión "lógica". De hecho no hubo
necesidad de conexionestanlargasadyacentesfísicasparalasLANs.Bajolas
capas 2b, 2a (la subcapa MAC) se generaron las propias estructuras de trama y
protocolos para las diferentes tecnologías LAN, siendo desarrollados enlos 80s. Por
ejemplo, el MAC802.3,generótramasdetipoEthernet,ylaMAC802.5generó
tramas de Token Ring (y la señal mejoró). La figura 4.2, muestra la relación de esas
arquitecturas de capas.
Una delgada "corteza superior"de la subcapa LLC es conocida como la subred de la
subcapadeprotocolodeacceso(SNAP),lacual
es tambiénusadaenalgunos
protocolos LAN (ejemplo: Token Ring)
I
Aplicación
I
1 4 1
Presentación
1F 7 I1
Transporte
Conexión de
I
Física
VERSI~N
WAN
I
Aplicación
Presentación
Sesión
Transporte
...."._
MAC
,
." ...
Física
VERSIÓN LAN
Figura 4.2. Modelo de referencia OS1 (OSI-RM)
33
4.3. Redes Basadas en Ruteo
Dentro de este esquema, todas las redes son conectadas por ruteadores mas que
por
otros
dispositivos
de
conectividad
como
son
los puentes
("bridges")
o
"gateways" (puertas de enlace).
Los bridges y gateways son usados para conectividaden muchas situaciones, pero
los ruteadores ("routers") tienen una única posición en el modelo de Referencia OS1
(OSI-RM). Un ruteador trabaja en la capa 3
del OSI-RM y utilizan la capa 3c para
desempeñar el ruteo (llamada función de "Internetworking").
Estosdispositivosmanejanunidadesdedatosdeprotocolo(PDUs)delacapa
3
conocidos como paquetessi el servicio de red es orientado a conexión y datagrama
si es no-orientado a conexión. Estos servicios se distinguen porla necesidad en las
redes orientadas a conexión de un protocolo de señalización para establecer las
conexiones en la redantes de que los datospuedanviajar
del transmisor al
receptor.
La
señalización
no
es
necesaria
para
el servicio
de
datagrama.
Actualmente es comúnreferirnosa
los dispositivos de lacapa3quemanejan
paquetes como interruptores y a los que trabajan en la capa 3 pero que manejan
datagramas como ruteadores ("routers").
La arquitectura de una red basada en ruteo se muestra en
Muestra dos redes conectadas con una red
de ruteadores
la siguiente figura 4.3.
RUTEADOR
RED 1
RED DE
RUTEADORES
RED 2
Red basada en ruteador
Figura 4.3
Normalmente, los ruteadoresenlared
1 ylared
2 debentenerunatarjetade
interfaz de red (NIC) para la conexión en LAN y una tabla WAN para la conexión de
34
red entre ruteadores. No es necesario que las redes LAN sean las mismas; pueden
serunaEthernety
una TokenRing.Debidoa
que el formatoyestructuradel
datagrama son los mismos en ambos sistemas, la red de ruteadores trabajará sin
problemas. Por supuesto, las redes de ruteadores mundiales reales pueden tener
muchas conexiones LAN y más de una conexión WAN, pero esto es
solo un modelo
de las funcionesdel ruteador.
En la figura 4.3, se observan varios aspectos. Primero, la capa de transporte (capa
4) forma la capa de fin a fin (usuario a usuario) en el modelo. Esto significa que la
capa 4 noseencuentraenlaredde
los ruteadores. Solo estápresenteen los
sistemas de origenydestino.Segunda,
los ruteadoresnosonutilizadospor
usuarios; solo comparan las direcciones de red de los datagramas con una tabla de
direccionesydireccionan
el tráfico,ruteadorporruteadoratravésdelared.
Ultimamente, la estructuray
los protocolosusados en redesconectadospor
ruteadores se han abierto completamente: casi todo puede ser utilizado. Esto es, no
o usuario de usar cualquier protocolo para WAN,
hay nada que limite a un vendedor
al proveer que todoslos ruteadores entiendan el protocolo utilizado en la red.
Esta es una forma muy amplia de ver una red ATM. Las redes ruteadas no son
orientadas a conexión, y ATMsi lo es. Esto solo es como se ve una red no-orientada
a conexión dentrodel Modelo de ReferenciaOSI.
4.4. LA CONMUTACIóN DE PAQUETES X.25 VS ATM
La conmutación de paquetes X.25, fue el primer sistema universal para conectar
todotipo de dispositivosdecomunicación
de datos,sobreunaredcomún
de
conmutación de datos. Fue desarrollada en 1970, cuando relativamente la rapidez
de la comunicación de datos era muy lenta y la calidad de las líneas digitales de una
áreagrandeeranmuypobres.Comoresultado(yparasucrédito)lasredesde
paquetes X.25 eran altamente robustas para la pobre calidad de la línea. En pocas
palabras, las redes X.25 están disponibles para sobrevivir y aún, recobrar extensivos
errores de bit sobre líneas digitales. El problema en el costo de está robustez, es la
muy limitada velocidad de línea, y la relativa ineficacia de la utilización
de la línea en
el caso de la alta calidad de las líneas.
Los problemas que florecieron cuando empezaron a operarel protocolo X.25 a altas
velocidades se debieron a la técnicade "ventana" utilizada porel X.25 para ayudar a
evitar errores. Para ilustrar el problemaconsideremosintentarusarunalínea
de
2Mbps para transportar datos a una distancia de
1000 Km.
35
Los pulsos viajan alrededor deI O8 mls
longitud debit -=
Transmisor
Receptor
velocidad mls
rango
de
bit
Red
108
=
= 50 metros !
2w I06
(2048kbps
la línea= Ion. de la línea I Ion. debit
Numero debits en transisión sobre
= 1000 kmlS0m
= 20 O00 bits
= 2500 bytes !
Figura 4.4
Como la figura 4.4 ilustra, sobre una línea de transmisión de datos de alta velocidad,
siempre hay, un gran número de bits en transición sobre la línea en cualquier punto
(debido a su longitud), en nuestro ejemplo alrededor de 20 O00 bits. Esto debería
indagar alguna percepción, que usted podría suponer que la electricidad viaja tan
rápido que nosotros podríamos considerar enviar y transmitir
para estar en sincronía
conalguienmás.Estos
bits en transiciónsobrelalíneadebenserconsiderados
cuando se diseñan redes de alta velocidad para datos,si es que se desea que la red
operé eficientemente.
X.25 está sobreunamuyaltaprioridad
del buenarribo de losbits, en el orden
correcto y sin errores de estos. Uno de los métodos usados para afianzar el arribo
seguro de los bits es el uso de unaventanareconocida. Solo algunospaquetes
(típicamente 7 bits) pueden ser transmitidos por el dispositivo transmisor antes de
que un reconocimiento sea recibido confirmando un arribo seguro. Como el tamaño
máximo típico del paquetesedefinecomo
256 bytes,estosignificaque
solo
alrededor de 1800 bits (7 x 256) pueden ser transmitidospor el transmisor, antes de
que un reconocimientosearegresadopor
el receptor para confirmarunarribo
seguro. Aún más, considerando las ineficacias causadas por las cabeceras de
los
paquetes, la ventana X.25 forzará la ineficiencia de la línea, de la figura4.4 para un
máximode 1800/2500 (# máximode bits /bitspermitidos para latransmisión), o
alrededor del 70 por ciento.
Una reacción inmediata para el problema causado por el tamaño restringido de la
ventana del X.25 (típicamente 7 paquetes) es incrementar el tamaño máximo de la
ventana.
Desafortunadamente,
esto
generó
nuevos
problemas.
Primero,
los
36
dispositivos terminales necesitan proveer grandes “buffer” de almacenamiento para
retener la copia de la información que se está enviando. Segundo, debido a que el
tamaño de la ventana es grande, está propensa más
a errores dentro de la ventana.
La probabilidad para las necesidades de una retransmisión de información con el fin
de eliminar los errores, es grande. También, debido al incremento del tamaño de la
ventana, el tiempo requerido para la retransmisión es muy largo. La conclusión es
que, el incrementar el tamañodelaventana
no necesariamenteincrementala
velocidad de salida,debidoaquelacapacidadpuedellegaraamarrarseconla
retransmisión de datos.
La transmisión digital actualmente es en grandes ordenes
de magnitud mejor en
calidad, que en los años ~ O ’ S , así que la detección de errores y las técnicas de
correcciónusadaspor
el X.25hanllegadoaserredundantes.Losprotocolos
modernos de comunicacióndedatos (P.e. framerelay,ATM)tiendenanousar
detección de errores y técnicas de corrección y entonces, son generalmente más
eficientes, en términos de altos rangos de velocidadque el X.25.
X.25
se
afianza
importantemente,
debido
su
apotencial
para
interconectar
computadoras y otros dispositivos de diferentes fabricantes y tipos, y debido a su
fuerte presencia en el mercado. Esto, sin embargo, no es tan favorecido para las
necesidades de aplicaciones o dispositivos, de gran velocidad sobre los 64kbps. A
los64kbps, el métodopreferidoenlaactualidad
es FRAMERELAY.Parausos
arriba de los 2Mbps, las ATM (UNI) deberían considerarse (ofreciendo, claro está,
que el dispositivo final los soporte, o alguna forma de dispositivo convertidor ATM
sea usado).
4.5. Ruteo vs conmutación
Las diferencias entre redes basadas en ruteo y redes basadas en conmutación, son
más en términos de operación que en arquitectura. Ambos nodos de red operan en
las últimas tres capas del OSI-RM; ambos involucran tomar un PDU de la capa 3
desde un puertode entrada, viéndolo completoen una tabla, y avanza a través de la
red hacia el próximonodoyasísucesivamente.Lasdiferencias
no sonen
arquitectura,pero de hecho,losruteadoressonorientadosa
no conexióny los
conmutadoressonorientadosaconexión.Estaesladiferenciacrucial
en el
entendido de cómo diferirán una interconexión LAN con conmutadores ATM de una
interconexión LAN con ruteadores.
Los ruteadores enrutan datagramas (PDUs dela capa 3 no orientada a conexión), y
los conmutadores conmutan paquetes (PDUs
de la capa3 orientada a conexión).
Todos los PDUs de la capa 3 tienen estructuras similares. Esto es, hay un PDU de
capa 4 dentro con algún “header“ de capa 3 adjunto. Ellos difieren solamente
en
especificaciones de campoylongitud.Unpaqueteesundatagramaorientadoa
conexión, y un datagrama es un paquete no orientado a conexión. Y por extensión,
unconmutadoresunruteadororientadoaconexión,y
un ruteadoresun
37
conmutador orientado a no conexión. Hoy en día, más nodos son conmutadores o
enrutadores,posteriormente,muchosproductoscombinanlascaracterísticasde
ambos, simulando puentes y ruteadores antes de hacerlos. Sin embargo, los nodos
de la red ATM son conmutadores.
Ruteadores y conmutadorestienenunadiferenciasignificativa
en operación.Los
conmutadores establecen caminos a través de la red en tiempo de conexión. Este
tiempo de conexión puede ser hecho por contrato
en el tiempo de proveerel servicio
o sobre el procesamiento del primerdatagramaparaservicios
no orientadosa
conexión.Ruteadoresyconmutadorespuedenrepartirserviciosorientadosa
no
conexión u orientados a conexión, pero esto es más eficiente en
asíel modo "nativo"
de la red. Esto es, conmutación orientada a conexión siempre será capaz de ofrecer
servicios orientados a conexión, en un sencillo, más eficiente y una manera más
económica.Estecaminoademás,puedeserestablecidousandounprotocolo
especial, diseñado justamente para ése propósito:
el protocolo de señalización.
Cuando una conexión es establecida, todo el tráfico sigue el mismo camino a través
delared.Haysolamenteunasimpletablaestimadaalasnecesidadespara
conmutar el tráfico al puertocorrectodesalida.Lasentradas
en latablason
establecidas y mantenidas por el protocolo de señalización. Porque todo el tráfico
sigue el mismocamino, no puededarunaseriedesalida.Estotieneunefecto
importante. Esto significa quesi un destino recibeel paquete 1 y, el paquete 3 viene
de la fuente en el otro extremo de la conexión, entonces
el receptor sabe que el
paquete 2 no está presente e inmediatamente puede hacer pasos para corregir la
situación.
Sin embargo, un camino perdido, significa que toda la conexión que usaba esa ruta
sehaperdido.Eincluso
si los conmutadorespuedendealgúnmodomoverla
conexión a un nuevo camino, el protocolo de señalización debe ser bastante rápido
paraactualizartodaslastablassinperdermuchosdatos.
El inconvenientees
balanceado por el hechodeque
los conmutadoressonmuchomásrápidos
internamente que los ruteadores, debido principalmente a las simples reglas internas
de procesamiento.
Unruteadorpuedetrabajarenmaneratotalmente
no orientada a conexión. Esto
requiere que el algoritmo de una rutina total, esto es,
un conjunto de reglas para
seguir en cada nodo de la red. Esas reglas serán seguidas para determinar en cuál
dealgunassalidas,setendráundatagrama.Incluso,
si 99 datagramasusanla
misma ruta para envíos, 100 datagramas no pueden. Las tablas del ruteador son
más complejasquelastablas
de los conmutadoresporqueellostomanesas
posibilidades en cuenta.
A diferencia de los conmutadores, esas tablas de ruteadores son mantenidas para
un protocolo de ruteototal que corre entre ruteadores adyacentesen la red (además
de usuarios en muchos casos). Los protocolos de señalización tienden a ser muy
rudimentarios comparados con los protocolos de ruteo, sin embargo los ruteadores
ganan en la capacidad de enrutar tráfico alrededor de conexiones fallidas.
38
Estotieneunprecio,sinembargo,
los ruteadoresrepartendatagramasfuerade
serie todo el tiempo, después de tomar la ruta actual, un datagrama varíade minuto
a minuto en una red basada en ruteo. Desafortunadamente, esto significa que un
receptor que ha recibido el datagrama 1 y el datagrama 3, no puede suponer nada
o
del datagrama 2. De estamanera,puedeestarencaminoporunarutalarga
puede, nunca llegar. Las demoras son sumadas en los destinos para tratar con esa
situación, por supuesto, tan rápido como el destino notifica al transmisor para que
reenvíe el datagrama 2, ó aparecerá el datagrama 2 perdido.
Todas estas características combinadas hacen significativamente más lenta la red
basada en ruteadores, que la red basada en conmutadores, en términos de ambas
demoras,incluyendolademoradelared"end-to-end".Actualmente,muchos
dispositivos de redes combinan aspectos de conmutación y de ruteo para buscar
una ventaja adicionalde ambos.
4.6. Red Frame Relay
¿Qué pasa si los nodos de red no tienen que extraer paquetes de la capa
3 de
tramas de la capa 2 para procesarlos (conmutadenrutar)? Entonces el nodo de red
puede no estar conmutando paquetes en la red perosi relevando tramas. Esta es la
filosofía que existe detrásde las redes "frame-relay".
Lasredes"frame-relay"tomanlasfuncionesdel
X.25, queincluyen un completo
control de error y de flujo punto a punto entre interruptores, a través de la red. El
control de error yde flujo se mueven por los nodos de la red, lo que hace posible la
transmisión rápida que es una característica de las redes "frame relay", utilizando
LAP-F (para "frame relay") y una interfaz serial de alta velocidad
(HSSI) en las capas
2 y l.
Así pues, "frame relay" es una versión de los 90s de X.25. En lugar de los nueve
pasos de procesamientonormalesqueuninterruptorde
X.25 debetomarpara
mover un paquete dentro de un interruptoro nodo de red, los nodos de "frame relay"
solo toman 2 pasos de procesamiento. Esto hace que el retardo de procesamiento
en el nodo sea mucho menor que en una redX.25, haciendo que el "frame relay" se
encuentre dentro de las redes de alta velocidad que se necesitan actualmente. Un
Registro de protocolosde "frame relay" se muestra en la siguiente figura
4.6.
Nótenselassimilitudesquelasredes"framerelay"tienenconlasredes
de
ruteadoresy X.25. En"framerelay"hayuna
conexión lógica, unidentificador
incluido en la trama, peroes una conexión no existente. Estees elidentificador de la
conexión de enlace de datos (DLCI) en "frame relay", un campo compuesto por dos
campos separados de la estructura de trama original del control de enlace de datos
(HDLC) de la capa más alta que forma lo básico
del "frame relay".
39
I
APLICAC16N
PRESENTACION
APLICAC16N
1
PRESENTACION
SESION
INTERRUPTOR
FRAME RELAY
TRANSPORTE
IPX, ETC
F
“CONMUTAC16N”
LAP-F
HSSl
J
I
1
UN1
INTERRUPTOR
FRAME RELAY
l1I
I
7
“CONMUTAC16N”
I
-
I
NNI
I
I
IPX, ETC.
I
I
1
I
UN1
Red Frame-Relay
Figura 4.6
4.7. “FRAME RELAY VSATM”
El protocolo de “Frame Relay” fue desarrollado como resultado de las dificultades de
ejecución del X.25. En efecto Frame Relay es un simpleX.25 en el cual las mayores
responsabilidades de detección y corrección de errores han sido removidas de los
dispositivosintermedios de lasredes.Envez
de quehayacomunicaciónentre
dispositivos terminales se les obliga a tomar grandes responsabilidades para checar
la naturalezadel libre error para recibir información.
Lasmodernasredesdealtacalidadhanhecholarobustez
del X.25 altamente
redundante. Reduciendo la robustez al error del paquete (o correctamente trama),
adicionándolo dramáticamente a la eficiencia y salida del circuito. Mientras tanto, la
similituddelastécnicasquetienendisponibles
los fabricantesdeequipode
conmutación de las redes X.25 les permite encargarse solamente de desarrollos
marginales con el fin de adaptar sus propios dispositivospara el apoyo del protocolo
del “Frame Relay”.
“Frame
Relay”
se
ha
establecido
como
el método
estándar
para
conectar
dispositivos de comunicacióndedatosloscualesrequiereninterconexionesde
rangos de velocidad entre 64kbps y 2 Mbps. Esto es entonces, el método estándar
para interconexiones permanentesde LAN en diferentes edificioso ciudades, donde
este provee una conexión de alta velocidad entre ruteadores de
LAN.
40
IBM ha sido una de las compañías mas recientes que adoptaron el ““Frame Relay”.
“Frame Relay” será uno
de los estándares de interface de comunicación de alta
velocidad para conectarse a servidores IBM.
Las principales desventajas para actualizaral “Frame Relay” han sido:
0
La inhabilidad de las redes “Frame Relay” para conmutar conexiones, en vez de
o
sercapacessolamente
del apoyodeconexionespuntoapunto(PVCs,
circuitos virtuales permanentes).
0
No ser capaz de apoyar conexiones de muy alta velocidad, particularmente de
aquellos demandantes de ejecuciones inestables.
0
La limitación de las conexiones PVC han significado que las redes “Frame Relay”
hantenido que apoyartopologíasrígidas,sinmuchaflexibilidadparauna
conexión directa hacia un rango de dispositivos distintos como sea posible
en
una red de conmutación.
Recientemente (en 1994) los estándares del SVC (circuito virtual conmutado) parael
“Frame Relay” han sido accedidos y equipados con las nuevas capacidades que han
aparecido.Estohahechoquelosdispositivos
del “FrameRelay”interconecten
diferentes dispositivos remotos, a que solo se comuniquen conun compañero o con
un número reducido de compañeros. Como se ilustra
en la figura 4.7.1, esto liderará
a una topología simple de red y reducirá necesidadesde hardware en los puertos, y
entonces hará más fácil el planeo de redes.
u
I
Ruteador A
Ruteador A
RuteadorB
Ruteador D
U
U
a) Conexión
de
dispositivos
Ruteador C
PVi
b) Conexión
de
dispositivos
SVC
Figura 4.7
En el ejemplo de la figura 4.7a, cuatroLANs son interconectadas usando ruteadores
yunatopología de malla llena de seisconexionesPVC de “FrameRelay”.Esto
requiere solo un puerto físicoen cada uno de los ruteadores pero la configuración de
tres canales lógicos serán llevados por este puerto. Donde
un gran número de PVCs
41
son necesitados para la malla llena, por ejemplo más
serán también necesitados.
de 1024, puertos adicionales
En contraste, en la figura 4.7b, los mismos dispositivos son interconectados usando
conexionesSVC de “FrameRelay”.Enestecaso,cualquiera
de los ruteadores
los
pueden establecer conexiones conmutadas sobre la demanda para cada uno de
otros
ruteadores.
Aunque
los
ruteadores
se
encuentran
alejados,
estos
se
relacionan. Mejor aún, si unode los ruteadores fallase, entonces una nueva ruta
puede ser establecida.
Debidoasueficienciapara
el apoyodelaaplicación
de datos, el protocolode
“FrameRelay”, está llegandoaserunabuenatécnica
para establecerredes
incorporadas y un gran número de equipos realizables son disponibles. Esta fuerte
posición será reforzada por la introduccióndel servicio SVC, el cual incrementará la
flexibilidad de lasredes“FrameRelay”.Luegoentonces
en redesexistentesde
datos con gran área de conexión no requerirá más de una capacidad de 2 Mbps
sobrecualquierconexiónsingular,“FrameRelay”noserásubstituida
en algún
tiempo por las redes ATM.
ATM es equipada pobremente para competir con “Frame Relay” a rangos menores a
los 2Mbps, esto es debido a quelos tamaños de las celdasdel ATM de 35bytes son
tan inflexibles para ser efectivas a bajas velocidades. La duración de las celdas, por
ejemplo, a 512 Kbps es alrededor de Ims (comparado con los 12 ps a 34Mbps), así
que hay un gran riesgo de un retardo inaceptable de espera de las celdas para ser
enviadas.
La
variabilidad
del retardo,
puede
ser
un
problema
para
retardos
sensitivos en aplicaciones,
por
ejemplo
en voz.
Mientras
tanto,
aún
para
aplicacionesdedatos, el formatoextra de laceldaessumadosobretodoslos
retardos, lo cual disminuye las salidas de la red.
Las redes ATM desplazarán al “Frame Relay” en las nuevas redes
de datos que
requieren muy grandes anchos de banda (de 2 Mbps), particularmente donde estas
redessonrequeridasparaapoyarlasaplicacionesconnecesidadesbajas
de
retardo. También manejando la demanda para conexiones de grandes anchos
de
banda que son nuevas aplicaciones de las redes que requieren altas velocidades
de conexión de LANs o deusuariosconectadosaunservidor.Laviabilidadde
dispositivos terminales de las redes ATM creará demanda para servicios de redes
ATM causando una substitucióndel “Frame Relay”.
Reconociendo
fortaleza
la
complementaria
del “Frame
Relay”
para
bajas
velocidades de datosylasredesATMparaaltasvelocidades,
los estándares
incorporan la interacción ATM-Frame Relay, algunos fabricantes están desarrollando
dispositivos de conmutación de redes que permitirán la mezcla de redes ATM y las
“Frame Relay”. Estos dispositivos (P.e. “Magellan Passport “de Northern Telecom y
“Nways” de IBM), pueden entonces llegar a ser comunes para incorporar redes de
datos para que las compañías lleguen a hacer la transición a redes ATM.
42
4.8. Red "Cell-Relay" (ATM)
Laceldaes un invento de "cell relay" y ATM.
El nodo de red retransmite celdas
alrededor de la red, y la capa 2 viene a serla capa "end-to-end". Esto se muestra en
la figura. Esto es mejor por muchas razones, porque ahora no importa si el usuario
o cualquiera. Esto
de la red está corriendo "Token Ring" (802.5), Ethernet (802.3),
es laperfectatecnología de interconexión LAN. Se observa, sin embargo, que la
conmutaciónaún tiene lugar.Estoestodavíaunamuybuenaredorientadaa
conexión.
Además, la porción NNI es parte del estándar, esto es algo nuevo. Usualmente, los
vendedores de conmutadores, permiten realizar
casi cualquier cosa queellos dan en
el NNI. Los únicos requerimientos son que los conmutadores sean compatibles unos
con otros. Este problema es la tendencia de que ciertos vendedores acaparan a los
clientes, entonces los conmutadoresde otros vendedores no serán compatibles con
los productos originales, porque no hay trabajo en común. Los estándares de ATM
son más conscientes delos requerimientos de interoperabilidad.
La celda es un bloque de longitud fija. La trama ahora es hecha de unidad "end-toend" de la red.
Aplicación
Aplicación
Presentación
Presentación
Sesión
Sesión
Transporte
Transporte
IPX, ETC.
CONMUTADOR Al"
CONMUTADOR Al"
IPX, ETC.
802.5 ETC
CONMUTACldN
CONMUTACldN
802.5 ETC
Al"
Amil
CELDAS ATM
I
I
UN1
I
I
NNI
Al"
CELDAS ATM
I
I
UN1
Figura 4.8. Red Cell-Relay (ATM)
Ladiscusión siel procesotieneunatiradecapasyfunciones
del OSI-RM,es
problemática porque se intenta adecuar al ATM en una interpretación estricta del
OSI-RM. Los puristas demandan que la capa "end-to-end" es, por definición, la capa
4, y lo que es ruteado o conmutado, es por definición, un paquetede la capa 3. Ellos
debatenmucho para obtenerunadefiniciónconsistentedeunaceldacomoun
paquete de longitud fija. Ellos mantienen en mente que
el modelo no es realidad.
Esta es una herramienta útil para entender la realidad, pero realmente no es más
queeso.EnATM,larealidadesque
los nodosderedaúnnecesitanruteo
o
43
conmutación de celdas entre sistemas terminales, y más que justo, es necesaria la
actividad de la capa física para que se lleve a cabo. Si esto permite que algunas
capas nuevas hayan sido descendidas a la capa 2 o que las funciones de algunas
otrascapashayansidopromovidasanivelesmásaltosdelOSI-RM,realmente
depende de cómo sean vistas. En
el modelo de ATM como una entidad
de capa
física,estáunaredparaconectarruteadores.
La funcióntradicional de ruteo es
desempeñarseenlacapadered.
El punto más alto de la línea,
es quepara el
presente, la exacta relación de las capas ATM con capas OSI-RM está indefinida.
4.9 Modelo de referencia de ProtocoloB-ISDN
ATM es incluido dentro de la idea de la red digital de servicios integrados con banda
ancha "broadband" (B-ISDN), una extensión lógica de los viejos métodos de ISDN
para el nuevo mundo de redes de la más alta velocidad ("broadband" es más veloz
que T-I/E-I, velocidades de 1.544 Mbps o 2.048 Mbps). Modelos como este usanel
solo otraforma de visualizarlasmúltiples
concepto de planos.Losplanosson
4.9).
necesidades de un modelo de direcciones (ver la figura
/
I
PIANODEMANEJO
/
I/
CAPA FlSlCA
Modelo de referencia del protocolo B-ISDN
Figura 4.9
El plano de usuario concierne con la transferenciade bits a través de la red, donde
el planodecontrolestablecelasconexiones,mapeaentradas
de tablas,yhace
variasotrasfuncionesdeseñalización.Elplanodemanejoseencuentraen
el
manejo de plano y manejo de capa, ambos se refieren alos recursos y desempeño
delared.LosdiseñadoresderedeshablandefuncionesdeOAM(operacióny
mantenimiento)
en
Europa
funciones
y
OAM
(operación,
administración
y
44
mantenimiento) o también OAM&P(operación,administración,ymantenimientoy
aprovisionamiento) en los Estados Unidos.
Un puntomuyimportantedelafigura
es quenohaycapasOSI-RM.Están
enmascaradas por la etiqueta “capas mas altas”, que es una forma de decir que
pueden ser cualquier cosa.
4.10. RDSl vs ATM
La Red Digitalde Servicios Integrados (RDSI) es una tecnología basada sobre la red
telefónica,perocapaces
de ofrecerserviciosintegrados.Unaredintegrada
de
servicios permite diferentes tipos de señales e información (P.e. telefonía, fax, PC,
servidor, video) para ser transportadas simultáneamente sobre
la misma conexión
delínea.Estetiporedpermiteaunacompañíaoptimizarsureddetelecomunicaciones compartiendo las mismas líneas con diferentes propósitos. Durante el
día la red puede usarse para conversaciones telefónicas y para trabajos de PC
o
LAN, mientrasqueporlanochelasmismaslíneaspuedenrehusarsepara
computadoras u otras aplicaciones (P.e. transferencia de videos). Alternativamente,
marcando y estableciendo conexiones a través de una red de servicios integrados
solo para necesidades periódicas, un cliente podría minimizar su uso
de la red y sus
costos relativos.
Existen dos tecnologías capaces de proveer las bases para una red
integrados amplia. Estas son RDSl y ATM.
de servicios
RDSl ha sido diseñada para habilitar redes de computadoras y transmisión de video
transmisiónatravés
de la actualredtelefónicadigital.Con
el findeejecutar
exitosamente esto, los teléfonos RDSl deben ser capaces de señalizar a la red no
solo al destino deseado de la llamada (el número telefónico marcado), sino también
el tipodeconexiónqueesrequerido.
Los tradicionalespulsosde
los dígitos
individuales del teléfono hacia la red no ofrecen suficiente informaciónpara sistemas
de señalización que RDSl ha involucrado.
Laseñalización de RDSltieneunnúmeroadicionaldeserviciossuplementarios.
Esto incluye la identificación de llamadas, la llamada automática, y la tripartita de
llamadas.
RDSI,sinembargo,estálimitadoporsuredtelefónicapredecesora.Elproblema
con la red telefónica tradicional y RDSI, es que todas las conexiones de la red tienen
lamismacapacidad
de transporte(64kbps),quesenecesitaparaunallamada
telefónica.Paraalgunasaplicaciones
(P.e. monitoreoparaalarmas),estaesuna
necesidad que se sobrepasa, mientras que para interconexiones PCs,
LANs y de
video, esta capacidades muy pequeña.
45
Lasredes ATM no sufrenestasdificultades.Lasredes
ATM puedenconmutar
conexiones de casi
cualquier
velocidad.
Entonces
ATM puede
soportar
simultáneamente telefonía, computadoras o conexiones a LANs y video. La mejor
ATM es una
supercarretera
de información.
Las
analogía para una
red
supercarreteras son analogías a las líneas de transmisión de las redes ATM (muy
altacapacidad de conexión).Losintercambios
de lassupercarreterasson
los
conmutadores ATM. El tráfico en los caminosrepresentalosdiferentestipos
de
tráfico de telecomunicación. En una red RDSI, solo algunos carros de algún tipo en
especialpuedenviajar. Si este tamañoesdemasiadogrande,entonces
el carro
viajará lentamente, y entonces, el tráfico se expandirá. Por otro lado, en una red
ATM un rango de vehículos de diferentes tamaños pueden circular. Debido a queel
usuario puede seleccionar sus necesidades exactas de prioridad, la eficiencia de la
red es maximizada y la congestión setrata de mantener minimizada.
Los servicios suplementarios ofrecidos por RDSI como: identificación de llamadaso
la conexión retarda con una línea ocupada, son también soportadas por una red
ATM, debido a la señalización de acceso a la red Q.2931 en la Interface de Usuario
Red (UNI), esta basada en la señalización usuariored de la RDSI.
46
5 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO ATM
5.1. ATM como un protocolo de capa MAC
ATM no es fácil adecuado en el OSI-RM, esto básicamente significa que puede
ser usado en cualquier parte que uno lo desee. Todos los cambios se encuentran
exactamenteentrelascapasdeinterfaceentre
OS1 yATM.Sinembargoesto
aumentará o restringirá las capacidadesde ATM dependiendo de la disponibilidad
de las celdas para servicios. Por ejemplo una red ATM puede ser construida para
que se utilice como subcapa de protocolo de Medio de Accesode Control (MAC).
Estoes,usarsolamenteATMcomocapafísica
del OSI-RM,comomuchos
ingenieros lo han representado. No hay necesidad de una subcapa de LAN MAC
de Conexión
en todo(esto no es una LAN), así,lastramasdeControlLógico
(LLC) pueden ser mapeadas directamenteen celdas ATM y enviarse fuera (Figura
5.1). Esta es la posición SMDS tomada básicamente en una red ATM. De hecho,
un grupo de trabajo del Foro ATM ("Lan Emulation Service" (LES) "Group"), está
trabajando para estandarizar este proceso para todas lasLAN IEEE. Por supuesto
que hay una ventaja y una desventaja
en usar redes ATM como subcapa.
I
Aplicación
I
H
Aplicación
Presentación
Sesión
I T 1
Transporte
H
Física
ATM
Transporte
~
Física
os1RM
Figura 5.1. ATM como una capa de protocolo
La ventaja de usar ATM como una subcapa de protocolo MAC (algunos le llaman
una LAN virtual,desde esto ahoraseextiende en áreasamplias,perotodavía
funciona como una LAN simple) es que ATM ahora viene a ser justamente otro
metodo de transporte, parecido al Token Ring o Ethernet. Esto, ahora extiende el
OSI-RM, mediante la adición de subcapas ATMen la capa física. Y , por supuesto,
el acceso a lared ATM es totalmente transparenteal usuario.
Hay desventajas también. No hay obviamente capacidad de transmisión, porque
ATM estáorientadaaconexión.
No hayaccesoa los parámetros QOS porun
usuario,por lo que es empleado en capasmásaltas
en el OSI-RM.Más
seriamente, la función que rutea las inter-redeses también perdida. Las tramas de
47
Token Ring, por ejemplo, no pueden ser tomadas como ciertas directamente por
Ethernet. El LLC y las estructuras de trama SNAP son diferentes en cada caso.
Los ruteadores hacen eso, pero no los conmutadores de ATM. Más importante es
no pensar “realmente” en usar ATM en todo. Todas las buenas características de
ATM (flexibilidad en ancho de banda y transporte multimedia) son completamente
ocultos desde el usuario. ATM viene a ser justamente un substituto pobre para
redes TCP/IP basadoen ruteadores.
5.2. ATM como un protocolo de capa de enlace
No hay nada que nos prohiba implementar ATM como un protocolo de capa de
enlace de datos. Ahora los paquetes de capa red(P.e. datagramas IP) pueden ser
cargados en celdas y enviados a través de las redes ATM. Las subcapas MAC Y
LLC no son necesarias (ver figura). Este es el propósito de la posición de ATM en
una red TCP/IP.
APLIC
PRES
7
1
1
APLIC
PRES
SES
SES
TRANS
RED
.....
P
I
F ~ C A
ATM
..........
.
a
E
N
I
M
C
FISICA
OS1 RM
Figura 5.2. ATM como un protocolo de capa de enlace
ATM ofrece un acceso transparente al usuario, pero no es solo otro método de
transporte por la forma en que la capa de red interactúa con la capa de enlace de
datos. Esto es, la única dirección de red existe en la capa de red [P.e. la dirección
IP,la IS0 NSAP(punto de acceso al servicio de red)],perolastramasson
enviadas basadas en las direcciones de capa de enlace [P.e. las direcciones de
tarjeta de interfaz de red única global (NIC) en la red, el identificador de HDLC
Único local (control de enlace de datosdealtonivel)enWAN,etc.].Todos
los
protocolos, pero especialmente TCP/IP, deben mapear las direcciones
de capa de
red a una dirección de capa de enlace. El protocolo para hacer esto en TCP/IP,
48
conocidocomoProtocolodeResolucióndeDirecciones(ARP),
que utiliza
mensaje de transmisión, no puede trabajar con ATM como un protocolo de capa
de enlace.
ATM es una nueva forma de hacer redes, no del todo diferente. IP y otros viejos
Protocolos tendrán que cambiar un poco (o tal vez mucho) para trabajar con ATM
como Un
prOtOCOl0 de enlacededatos.LaIETF("InternetEngineeringTask
Force") ha propuesto"inARP"comounamodificaciónde
TCP/Ip paraeste
propósito.
5.3 AIM como un protocolo de capa de red
Dados los problemas con las redes ATM como enlace de datos y la subcapa MAC,
quizás esta encajamejorenlacapa
de red.AhoraATMpuedeconectar
directamente con la capa de extremos finales: la capa
de transporte (P.e TCP).
Ahora ATM forma una red de transporteglobal desde un punto final a otro (Figura
5.3). La dirección de la capade transporte es usada, no la dirección de la capa de
red (P.e. la dirección IP). No hay necesidad de esto, en este modelo de red ATM.
El ATM formando una completa red de transporte, parece completamente natural,
ylaconvenciónpopular
de definirunaceldacomounpaquetedelongitud
compacta parece identificar las celdas ATM conlos PDUs (paquetes) de la capa 3
(nivel de red). Desafortunadamente, debido a que TCP esta muy ocupado con IP,
esta propuesta esta próximamente para hacerse imposible
con las realizaciones
existentes deTCPAP. Y el mismo argumento se extiende para todos los protocolos
populares de los niveles 2 y 3, los cuales deberían funcionar bien sin la necesidad
del otro, pero esto no pasa realmente.
NIVEL
NIVEL
APLICACION
APLICACION
PRESENTACION
PRESENTACION
SESION
SESION
TRANSPORTE
RED
ENLACE
DE
DATOS
TRANSPORTE
I 1
ATM
FlSlCO
PISICO
1-1
I
MODELO
MODELO
ATM
RED
ENLACEDEDATOS
I
FlSlCO
OS1
Figura 5.3
Entonces, este movimiento introduce un nuevo conjunto de problemas. Esto pone
al ATM en la mira del usuario. Sin embargo, no significa que solamente una red
universal se necesita.Ofreceesperanzasparalaconectividaddirectasobre
cualquierlugar de la red (P.e. no habrámassubredes, solo ATM). Y soloun
49
método de ruteosenecesitará:
el ruteoATM.
ruteadores existirán en esta versión de la red.
No más multiprotocolospara
Sin embargo, esto obstaculiza ambos caminos: el nivel de transporte tendrá que
ser modificado para una interface ATM. No solamente eso, esto cambiará todo el
concepto del funcionamiento de las redes basadas
en la base del ruteo. Habrá
conexiones a travésde la red. Y críticamente, esto es totalmente incompatible con
las bases instaladas. Actualmente ningún grupo ha propuesto seriamente esto.
5.4. ATM como un protocolo de capa de transporte
Por supuesto, es posible ubicar a ATMtan arriba en el OSI-RM como sea posible:
en la capa de transporte del mismo. Esto no puede ser adecuado en cualquier
nivel elevado; las capas superiores,5, 6 y 7, existen para una función y aplicación
específica, pero no para tareas generales de la red. Ahora todas las aplicaciones
sonATM. Los programasenviarányrecibiránceldasdirectamente.Habráuna
Aplicación del Programa de Interface ("Application Program Interface", API) para
todas las aplicaciones: una ATM API (ha sido propuesta
por el Foro ATM) (ver
figura 5.4). De hecho, no hay nada para evitar su uso como un "protocolo" interno;
el monitor de una PC es más que una pantalla de video, y la memoria puede ser
vista como transferencia de datos a través de una red corta (el bus de memoria).
Después de todo,el mejor lugar para ATM es dentro de una computadora.
I
Aplicación
I
Presentación
Fi
I
Sesión
I
Sesión
Transporte
~
_._."_..
MAC
Física
Física
ATM
os1 RM
Figura 5.4. ATM como un protocolo de capa de transporte.
Desafortunadamente,estonoresuelvetodos
los problemas.Exactamentehay
ventajas, tales como aplicación directa de acceso a ATM y acceso real a
QOS
para multimedia y video, esto hace más efectivo y eficiente el uso de la red ATM,
perohayotrasconsideraciones.Estorequieremayorescambios
en programas
existentes de API y metodologías. Los requerimientos y paradigmas de red son
pobremente entendidos por programadores hoy en día y autores de multimedia.
También,ATM puede engranarpobrementeconinterfaces
de red de sistemas
50
operativosexistentes.Eseaspectodevariar
el tamañode los paquetes,como
antes, no puede trabajar eficientemente con ATM.
Es importante señalar que ATM es una red de transporte, mientras que B-ISDN
forma las capas superiores.
5.5. Capas de protocolo B-ISDNIATM
La siguiente tabla 5.6 se muestra las capas de protocolo de ATM. La utilizamos
y tambiénparaexplicarla
paratratardeexplicarlarelaciónentrelascapas,
terminología usada en las especificaciones delos protocolos individuales.
Nombre de subcapa
Nombre de capa
Capa siguiente
Capas mas altas
Subcapa de convergencia (CS)
Servicio especifico (SS)
Capa de Adaptacidn ATM
Subcapas de Segmentacidn y
Reensamblado (SAR)
Parte común (CP)
Capa ATM
Nivel VC
Nivel VP
Capa física
Subcapa de convergencia de
transmisidn (TC)
Medio físico
Puntos de Acceso al Servicio (SAP)
Tabla 5.5. Capas funcionales de ATM
5.6. RED DE TRANSPORTE ATM
Lafundación de los distintosnivelesdeprotocolos,
es el mediofísicopara
transportar señales eléctricas u ópticas. El nivel* físico es una especificación que
define exactamente el medio que debería usarse (que tipo
de señales óptica o
eléctricas,voltajes,etc.).Adicionandoaesto,estoponeenprocedimientoun
funcionamiento para la transmisiónde datos a travésde la línea, necesitadas para
la temporización de los bits y el monitoreo del equipo. La función del nivel físico
del ATM es similaral nivel físico del nivel OSI.
El nivel físico se subdivide en dos subredes. Estas son:la subcapa del nivel físico
y la subcapa de convergencia de transporte (TC). Las subcapas de medios físicos
definen las interfaces exactas eléctricas
y ópticas, el código de línea y el tiempo de
bit. La subcapa TC provee: la descripción para las celdas de paquetes, el rango
51
deaceptación de lacapacidad de transportedeinformacióndelalínea,y
el
(RS secciónde
monitoreooperacional
de varioscomponentesdelalínea
regeneración, DS sección digitalo ruta de transmisiónTP).
El puntodeaccesoaservicio(SAP)
del nivelfísico(PL-SAP)esunpunto
conceptual mostrado en la tabla 5.6, donde el servicio del nivel físico es entregado
al nivel ATM siguiente. El nivel ATM controlael transporte de celdas a través de la
redATM,poniendoconexionesdecanalesvirtualesycontrolando
el rangode
aceptación de entrada (flujo de control genérico) de celdasdel equipo de usuario.
i
Nivel
Subcapas adicionales
Subcapa
Niveles Altos
Subcapa de Convergencia (CS)
Servicio Especifico (SS)
Nivel de AdaDtación ATM Segmentación y Reensamblado
Parte Común (CP)
Subcapa (SAR)
.
,
Nivel \iC
Nivel VC
Nivel ATM
Nivel VP
Convergencia de Transmisión (TC)
Nivel Físico
Subcapa
Medio Físico
Tabla 5.6
El servicio provisto al nivel ATM del nivel físico, es el transporte físico de un flujo
válido de celdas (esteflujo de celdas es correctamente llamado serviciode unidad
de datos SDU). El nivel ATM controla el servicio provisto haciaéste por decirlo así,
los comandos de servicios primitivos; estos son intercambios
de requerimientos
estandarizados y comandos entre una función dentro
del nivel ATM, llamado el
nivel de entidad ATM (ATM-LE) y la entidad de subcapa (subnivel) TC (TC-SLE).
Estos permiten, por ejemplo,un ATM-LE particular para requerirla oportunidad de
la transferencia de un flujo de celdas (unidad de servicio de datos), al nivel físico
para parar una transferencia debido a un problema con
el medio físico.
La subcapa de convergencia de transmisión (del nivel físico) recibe la información
en la forma de celdas (SDU) provistas a éste, porel nivel ATM. A estas celdas se
les agrega información adicional, incluyendo las celdas PL (celdas de nivel físico)
y las celdas OAM (celdas de operación y mantenimiento). La información extra,
por ejemplo,del protocolo de control de información(PCI), pone el TC-SDU dentro
deunTC-PDU
(protocolo de unidadde
datos). Esto asegura la correcta
transmisión de información, a través del medio físico, incluyendo la descripción y
el traslape de las celdas. El TC-PDU se pasa a la subcapadel medio físico, donde
es llamado PM-SDU(medio físico del serviciode unidad de datos).
Finalmente, el PD-PDUespasadoalpropiomedio.
La forma del PM-PDU(y
entonceslaconversiónhechaporlasubcapa
del mediofísico)esentonces
dependiente eléctricamente y ópticamente del tipo de medio usado. Una ventaja
de esto es que solo lasubcapa del mediofísiconecesitaseralteradapara
acomodar un cambio del nivel físico. Otros componentes de hardware y software,
pueden ser reutilizados.
52
Juntos el nivelATM,nivelfísicoy
el mediofísicosonllamadosuna
redde
fransporfe ATM. Una red de transporte ATM (ATMy niveles físicos) es sola capaz
de llevar información entre puntos terminalesde la red. Sin embargo, con el fin de
que el contenidodeinformacióntransportadoporunareddetransporteATM
puedasercorrectamenteinterpretadopor
el receptor,anivelescomplejos
de
protocolos, son adicionados y definidos.El más importante de estos, esel Nivel de
Adaptación A TM.
5.7. Capa de adaptaciónATM (AAL)
Como el nombre lo sugiere, la capa de adaptación ATM (AAL) provista para la
conversión de la información dada por capas superiores en forma indicada para
transporte por una red de transporte ATM. Las capas más altas son información,
dispositivos de funciones de tipo no específico,los cuales requieren comunicación
a través de la red ATM. La información (información de capas más altas) llevada
por la red ATM puede ser como:
O
0
O
Información de usuario (plano de usuario) de uno de un número de diferentes
formas (ejemplo: voz, datos, video, etc.).
Información de control (plano de control) para arreglar o borrar SVC (“switched
virtual circuits”).
Información de manejo de red (plano de manejo) para monitorear y configurar
de manejo de red
elementos de red o para enviar peticiones entre personal
(ejemplo: para establecer nuevos PCV, “permanent virtual circuits”).
Semejanteaotrascapas,laAALaceptaAAL-SDUdesdecapassuperiores
(actualmente una CS-SDU, subcapa de convergencia SDU) y-pasa una AAL-PDU
(actualmente SAR-PDU) a la capa ATM, donde esto es conocido como un ATMDSU.Perodistinto
al ATMyalascapasfísicas,
un número de diferentes
alternativas de servicios pueden estar disponibles a las capas más altas
de la pila
de comunicaciones,asísepermitendiferentestipos
de informaciónparaser
adaptados y transportadosa través de una red de transporte común ATM. Se trata
de la capa de adaptación la cual da a
laredATMsucapacidadparatransferir
todas las clases de diferentes tipos de información. Esto es una división en dos
subcapas,lasubcapadeconvergencia,CS(dondesealineanvariostiposde
información y tiene lugar un formato común y
la división de celdas ocurre) y la
subcapa de reensamble y segmentación, SAR (donde las celdas son numeradas
sucesivamentepermitiendolareconstrucciónen
el ordencorrecto al final de la
recepción).
53
La información de nivel más alto, es el nombre dado a la información transportada
por la red ATM. Esto es pasando como una capade nivel más alto PDU a la AAL,
dondeesto es conocidocomoAAL-SDU.
La funciónAALestádefinidapor
convertirlainformacióncomonecesaria
y adicionarleaestolaInformación
de
protocolo de control (PCI), el cual ayuda a la función AAL en la recepción final de
la red (esto es en entidades pares) en realizar la conversión contraria.El resultado
es el AAL-PDU. Esto es pasado a la red de transporte ATM, donde es conocido
como ATM-SDU.
5.8. Función de la Capa de Adaptación ATM (AAL)
La capa de adaptación ATM (AAL) se encarga de la conversión de información a
una forma apropiada para llevarla en una red de transporte ATM. La funcionalidad
de AAL es provista en cualquier lado dela red de transporte (como se muestra en
la siguiente figura 5.8.1). Se encarga (en el lado del transmisor) de la conversión
de una señal de teléfono, datos u otra señal
de comunicación, en un formato de
celdas ATM. En el lado del receptor, AAL invierte la conversión, cambiando de las
celdas a la señal original.
Usuario 1
Usuario 1
Teléfono 2
Teléfono 1
I
Capa de
Adaptación
I
Capa de
Adaptación
ATM
I
transporte ATM
Función de la Capa de Adaptación ATM (AAL)
Figura 5.81
La siguiente figura 5.8.2, ilustra el mismo caso, pero en la forma del modelo de la
capa de protocolo. En este diagrama se debe entender que la información de la
capa más alta es la información del usuario (por ejemplo, señal telefónica, señal
54
de video, señal de datos codificada por "frame relay" u otra información) que será
llevada a través dela red. La informaciónde la capa mas alta se pasa a la capa de
adaptación ATM (AAL) y la convierte en la forma en la que viajara a través de la
red de transporte ATM (capa física). La capa ATM convierteel ATM-SDU (Unidad
de Datos de Servicio de la capa ATM) a ATM-PDU (Unidad de Datos de Protocolo
ATM- equivalente a PL-SDU (SDUde la capa física)). Finalmente la capa física ve
la transmisión física a través
de lalínea. El registro de protocolos del receptor
trabaja en formainversa(deabajohaciaarriba),convirtiendo
la señal ala
información original de la capa más alta.
Informaci6n de
.........................................................................................................................................................
la capa
+
+
+
de
' Informaci6n
la capa mas
alta
alta
4
Capa de
Adaptacibn
.........................................................................................................................................................
ATM (AAL)
'
Capa de
Adaptación
ATM (AA1 .)
4
Capa ATM
.........................................................................................................................................................
Capa ATM
4
Capa física
.........................................................................................................................................................
-
.............................
Capa física
Medio físico
Ruta actual de comunicaciones
Comunicación igual a igual imaginaria
Representacióndel Modelo de Referencia de Protocolode la Capa de Adaptación ATM(AAL)
Figura 5.8.2
La capa de Adaptación de ATM sirve para ejecutar la conversión
de la información
de la capa mas alta a celdas y para la reconstrucción de la señal original. La AAL
debe asegurarse que todas las celdas sean recibidas y que se encuentren en el
orden correcto y que los rangos de error de las celdas recibidas se encuentre en
límites aceptables, proporcionando la integridad de la información del usuario que
se está llevando. Para señales de información que son sensibles a la variación
del
retraso
de
celdas
(CDV),
AAL
provee
una
función
de almacenamiento
y
sincronización para asegurar que la señal enviada al dispositivo destino este libre
de CDV.
55
5.9. ENCAPSULAMIENTO
El encapsulamiento puede serusadopara“puentear”redes
LAN o semejantes
(P.e. redes FDDI). En el proceso de encapsulamiento, el protocolo del nivel 2 de
OS1 de las
redes
LAN
(enlace
lógico
de
control
LLC)
es simplemente
empaquetado en un sobre, dentro del sobre de un AALS y desempaquetado en el
destino.Los
dos dispositivosterminalesentoncesparecencomo
si fueran
conectadosporlamismaLAN.
Todo estoestamuy, bien si se puedeusar el
mismo ancho de banda entre las dos terminales, perono es muy eficiente para el
uso de redes WAN.
El encapsulamientotambiénesposiblepararutearconexionesdeLANs.Una
conexión del ruteador
es
generalmente
más
eficiente
que
una
conexión
puenteada, ya que solamente la información relevante es ruteada a traves de la
redWAN,usandounruteadorcuidadosamenteseleccionado.Peroaúnesta
solución desperdiciael potencial del ruteo de la ATM, ya queel ruteo (P.e. escoger
una ruta a través de la red) necesita tomar lugar en ruteadores que son usuarios
de equipos finales tan lejos como la red ATM se establezca. Como la figura 5.9 lo
ilustra, el encapsulamiento permite que LANs existentes sean interconectadas a
través de las redesATM usando ruteadores.
Figura 5.9. Interconexión de Ruteadoresa través de una RedATM usando encapsulamiento
La desventaja es que la red ATM puede congestionarse varias veces, cada vez
para conexión de inter-ruteo.
5.10. Protocolo de conexión orientadaa un servicio específico (SSCOP)
El protocolo de conexión orientada a servicio específico (SSCOP) es un servicio
específico de protocolo de subcapa de convergencia para asegurar
o desasegurar
56
latransferenciadedatos.
El protocoloesespecíficoparaATM,peroofrece
transferencia de datos similar a la capa 2 de OS1 (HDLC). La SSCOP requiere
AAL5 como la próxima capa inferior, y así mismo está utilizada en
el plano de
control en asociación con la función
de coordinación de servicio específico(SSCF)
definidoenITU-TenlasrecomendacionesQ.2130yQ.2140parasoportar
los
protocolos de señalizaciónde las capas más altas (DSS2y B-ISUP) los cuales son
utilizados en UN1 y NNI.SSCOPestadefinidoporITU-Tenlarecomendación
Q.211O.
La función primaria de SSCOP es asegurarse, usando un protocolo “end-to-end”,
así todas las tramas llegan exitosamente y enel orden correcto. Esto es realizado
con el uso de datos sucesivos, obteniendo el mensaje y su estado. Cada trama de
datosestransmitidapor
el transmisorenunióncon
un númerodedatos
numerados (DSN). El SSCOPforma la subcapa más baja de un SSCS creado
específicamente por la señalización de la red ATM. La capa superior es la SSCF,
la cual adapta el formato a las necesidades específicas del DSS2 (en el UNI) o 6ISUP (en el NNI). Originalmente solo un simple SAAL (“signaling ATM adaptation
layer”)fuedefinido,comprendiendolasfunciones
del SSCOP y del SSCF.La
subcapa fue introducida después permitiendo funciones comunes, pero diferentes
servicios en las capas más altas.(El protocolo DSS-2 es asimétrico conun usuario
y un ladode la red. El protocolo B-ISUP asume dos entidades iguales.
El uso de Q.2931 y SSCOP/SSCF (también llamado, en combinación, SAAL) es
un opuesto al precursor del Q.2931, Q.936 y al original SAAL, es una diferencia
entreATM del foro UN1 v3.0y el UN1 v3.1.Losdossonincompatiblesenun
aspecto, la señalización y el sistema de conmutación de circuito virtual ATM. En
otro aspecto, o sea en otro rubro, UN1 v3.0 y v3.1 son compatibles.
Lastramas de datosnosonindividualmentereconocidaspor
el receptor.En
cambio, el transmisor es requerido periódicamente para preguntar al receptor. La
pregunta de mensajesrequiereque
el receptorrespondaconunestadodel
mensaje. En el estado del mensaje el receptor informa al transmisor del número
de sucesiónqueespera
de la próximatrama de datosqueserecibirán,y
el
número de cualquier trama que no ha sido recibida. Esto permite
al transmisor
repetir
cualquier
trama
perdida.
Así
solamente
las
tramas
perdidas
son
retransmitidas, el protocolo es eficienteen el uso de lacapacidaddelínea,
igualmenteen el aseguramientodelmododetransmisióndedatos.Verfigura
5.10.
El mensajedepreguntay
del estado,tambiénsirvencomo
un mecanismo de
latido,
permitiendo
que
tanto
el transmisor
como
el receptor
funcionen
propiamente. El receptor no debe recibir mensajes de preguntas
o el transmisor no
deberecibir el estado del mensajeenrespuesta,entonceslaconexiónserá
borrada.
57
Conexi6n AAL5
.
I
-peraloos
"iD(9j
D(SN)
POLL()
trama de datoconnúmerodesucesidn
mensaje de sondeocon el prdximonúmero de
sucesidn
ESTADO mensaje de estado con el pr6ximo mensaje
esperado y la lista de los mensajes perdidos
Figura. Bases del protocolo de conexión orientadoa servicio específico (sscop).
5.1 1. Servicios no orientados a conexión
En un servicio no-orientado a conexión, no existe directamente un reconocimiento
deregreso al remitentedurante el período de transmisiónparaconfirmarla
correcta recepci6n de la información. Internet, por ejemplo, provee un servicio noorientado a conexión, permitiendo a los usuarios de correo electrónico poner sus
mensajes en la red sin confirmación de su llegada (y sin garantizar que llegarán).
Unprotocolono-orientadoaconexiónpermitelatransmisibn
de los datos
enviados, y tal vez, a través de números sucesivos y mecanismos de chequeo de
error, permite al receptor detectar y corregir errores. A diferencia de un protocolo
orientado a conexión, ninguna conexión
es establecida, así queno hay garantía de
que el receptor este listo para recibir la información. Si no obtienes una respuesta
del correo que mandaste por Internet, no puedes saber
si es porque tu mensaje
nunca llegó o el destinatario no ha contestado.
58
6 RED DE TRANSPORTE DE ATM
6.1 LA ESTRUCTURA DEUNA RED DE TRANSPORTEATM
Laconexiónqueseestableceentreequiposdeusuario
(CEQs) es llamada
correctamente conexión de canal virtual (VCC), los puntos finales de estos son
(VCCE).
llamados puntos finales de una conexión de canal virtual
Sabemosqueun VCC se creaconcatenandorutasvirtuales
o/Ps), lascuales
pueden viajar por más deunarutafísica
de transmisión. Esto es, una ruta de
transmisión puede crearse de más de una sección digital, como fibra óptica, radio
u otra transmisión física.
I
Comxiónde cadvirtual
Enlace VC
EnlacedeCvlalVii
Enlace VC
N
I
V
E
L
A
T
M
N
I
V
E
L
P
I
5
I
C
o
FibraOplica EnlacedeRadio FibraOplica
Figura 6.1.1. Estructura jerdrquica de una red de transporte ATM.
59
En la figura 6.1.I,
ilustramos una posible conexión de canal virtual, creada de la
concatenación de enlaces de canales virtuales (cada uno con una conexión
de
canal virtual VPC). El diagrama muestra como se crea la ruta virtual en medio de
dosrutasdetransmisiónseparadas
(TPs), unacompuesta de unafibraóptica
sección digital (DS) y la otra de dos secciones digitales, una de fibra óptica, y la
otraderadiodigital.
El diagramaademásilustracomo
los estándares ATM
también permiten como una sección digital puede ser separada en secciones de
regeneración separadas. (RSs). El diagrama muestra los diferentes niveles (Nivel
ATM y Nivelfísico)deunareddetransporte
ATM y añadelaterminología
asociada, demostrando la interrelación entrelos diferentes componentes de la red.
Los nodospor los cualessecreaunared
ATM sonconmutadores de canales
virtualesVC, los cualesconmutanjuntos
el enlacedeuncanalvirtual(rutas
virtuales) para crear los VCCs. Los conectores (conectores VP) son dispositivos
más apropiados para conectar paneleso distribución de paquetes. Estos conectan
rutas virtualesy son dispositivos relativamente simplesy baratos.
Ruta V
i
Conexión V
i
vc
vc
0
TPEfRutade Transmisión de Punto Final (LTILincede Transmisión
DS Sección Digital
m
Rc-m&r
RS Regenerador
Figura 6.1.2. La asignacibn de Conexiones Virtuales por rutas virtualesy rutas de transmisibn
Lafigura6.1.2,tambiénilustra
la relaciónentreconexionesvirtuales,rutas
virtuales y rutas de transmisión en otra manera. En particular, esta figura 6.1.2,
muestra
como
las rutas
virtuales
se
encuentran
"dentro"
de una
ruta
de
transmisión y como una conexión virtual se encuentra "dentro" de una ruta virtual.
Entonces una sola rutade transmisión puede transportar diferentes rutas virtuales,
cada una en su lado derecho puede contener múltiples conexiones virtuales.
60
La figura 6.1.3 ilustrala diferente funcionalidad de un equipo de usuario (CEQ),los
conmutadores ATM y los conectores ATM. Las líneas punteadas de esta figura
representan la conexión de un canal virtual y de una ruta virtual. Pero, mientras la
figura sugierela conexión de una ruta virtualy de una conexión virtual, en realidad,
son en verdad una fracción lógica
(o virtual) del ancho de banda total de varias
rutas de transmisión (como la figura 6.1.2
lo muestra).
""_
canalvirilUd
Ruta VirilUd
-
m - - pq"
CEQ
I
1"1
1"1---
1"[ - - - I"I
Conettor
Zonmutador
ATM
ATM
I
I
I
I
CEQ
I
R u h de Trnasmiaión
Conrxioner
vc y v p
-----
Figura 6.1.3. Conexiones ATM, Conmutadores y conectores.
De la figura 6.1.3 observamos claramente como un conector ATM posee la función
de conmutación dentro del nivel ATM solamente en el nivel VP. Mientras tanto es
la función del VC en la conmutación de ATM y de los dispositivos terminales los
que negocian con las conexiones de un canal virtual.
6.2. Funcionalidad dela capa ATM
LacapaATMes
lo esencial de laconmutación (y delamismamaneradela
conmutación de redes B-ISDN). La capa ATM provee a la conmutación de celdas,
celdas de 53 octetos. La tabla 6.2, enlista las principales funciones provistas por la
capa ATM. Esto es Información de control de protocolo (PCI)
de la capa ATM,
codificado en el encabezado de la celda del 5-byte.
61
Tabla 6.2. Funcionalidad del encabezado de celdade la capaATM.
Funciónlade capa ATM
["header field"1
Acrónimo
Propósito
ldentificador de Canal
Virtual
vc I
Si dirección
la
usada para
identificar un
canal virtual
individual dentro de una ruta de transmisiónfísica dada.
ldentificador de Ruta
Virtual
VPI
Esto
dirección
laes utilizada
para
identificar
una
ruta
virtual individual dentro de un camino de transmisión
física dada.
Aunque el término dirección es la terminología correcta,
es muchomásfácilpensarenestocomo
un "nivel",
algunas veces equivalenteal código de color del alambre
individualdecobreenun
cable múltipledealambrede
cobre.
Tipo "Payload
PT
El campo de tipo payload indica si la celda
"payload" (ej. Campo de información) contiene
información de usuarioo información de manejo.
Donde se contiene información de manejo,
adicionalmente se indica qu6 tipo de celda OAM
(operación y mantenimiento)está incluida. El valor
obtenido en el campo PT esllamado "payloadtype
identifier"(PTI).
Control de flujo
Genérico
GFC
Control de flujo genéricoes un medio de
regular la razón en la cual las celdas son
admitidas a la red por un cliente y el dispositivo
(CEQ). Cuando GFC está listo al modo controlado
de cierto tipo de tráficode prioridad baja, no
pueden ser admitidos porCEQ a la red. Esto
ayuda a prevenir la congestióny el sobreflujo del
"buffer" en multiplexores próximosa la periferia de la red.
Prioridad de celda
Perdida
CLP
La prioridad de celda perdida soportaun
mecanismo para aliviar la congestibn instantánea
causada durante el rompimiento infrecuente del
almacenaje de celdas pesadas. Las celdas con el
bit de prioridad de celda perdida en 1 descargarán
en preferencia a aquellas que tienen el valor deO.
Control de Error de
Encabezado
HEC
El bitdecontroldeerrorde
encabezadoesusado
para detectar errores en los encabezados de las celdas
los cuales se presentan durante la transmisión.
Cuando el HEC indica error, la celda se dice que es no
válida.
6.3. Tipos de Cargas útiles ("Payload")
Los tipos de cargas útiles definidasen la capa ATM de acuerdoal ITU-T Y.361 son
como se muestraen la tabla 6.3.
62
Tabla 6.3. Tipos de cargas útiles definidas en la capa ATM
Bits (encabezadoValor
de
celda
Tipo
octeto 4)
de ldentificador de
de Payload 4 3 2
O00
O0 1
O10
o1 1
1O0
I
1o1
110
111
Interpretación
Celda de datos de usuario, congestión no
experimentada. ATM-usuario a-ATM indicación=O.
Esta celda debe ser recibida
por un nodo
congestionado, y el valor debe ser cambiado a 010,
para indicar congestiónen alguna parte de la conexión.
Celda de datos de usuario, congestión no
experimentada. ATM-usuario a-ATMindicación=l.
Esta celda debe ser recibida por un nodo
a 1,
congestionado, y el valor debe ser cambiado O1
para indicar congestión en alguna parte de la conexión.
Celda de datos de usuario, congestión experimentada,
En algún punto alo largo de la conexión. ATM-usuario
a-ATM-usuario indicación=O.
Celda de datos de usuario, congestión experimentada,
En algún punto a lo largo de la conexión. ATM-usuario
a-ATM-usuario indicación=l .
Celda OAM (operacióny mantenimiento), segmentoF5
asociado.
Celda OAM (operacióny mantenimiento), segmentoF5
punto-a-punto asociado.
Recurso de administración de celda.
Reservado Darafunciones futuras.
6.4. ESTABLECIMIENTO DE LLAMADA DE DIRECCIONAMIENTO DE LA RED
ATM
VPls (Identificadores de Ruta Virtual)y VCls (Identificadores de Canal Virtual) son
ambasformas de direccionarnientodenivelesATM.Sinembargo,
es confuso
pensar en estos campos como proveedores de direcciones en el sentido de cómo
se remite una carta. Además de que son etiquetados, para identificar
los VPs y los
VCs transportados dentrode una ruta de transmisión dada. Los valoresde los VPI
y VCI son únicas en el nivel de rutas de transmisión, pero pueden ser duplicados
varias veces dentrode la red.
Una segunda forma de direccionamiento ATM es el direccionamiento lógico de
Único dentro de la red.
red. El direccionamiento lógico de red identifica cada puerto
Estees el equivalenteaunnumerotelefónico.Comoéstainformaciónnoes
transportada dentro de una celda ATM, podríamos preguntarnos cómo es posible
que la red establezca una conexión. La respuesta es por medio de la señalización
(sobreunplano de control)deun
CEQ aunpunto de señalización(SP)que
significa, la señalizaciónde un canal virtual.
63
El protocolo usado sobre un SVC(señalizacióndecanalvirtual)enlainterface
usuario red (UNI) es el DSS2 (Sistema de Señalización de un Subscriptor Digital).
Este sistema de señalización permite al CEQ identificarse por si mismo por un
direccionamientológicodered(direccionamiento
de red)paraestableceruna
conexiónde
un tipodadoparaunusuarioremototomandounasegunda
identificación de direccionamiento de red. Usando esta información,
el nodo de red
puede localizar un canal virtual libre (indicando
al VPI y al VCI los valores que
pueden usar por el CEQ), y entonces conectar al CEQ a la red. Mientras el nodo
determina la mejor ruta para la conexión y señaliza
el próximo intercambio usando
la señalización B-ISUP (figura 6.4).
NODO A
DSS2 Intercambio de señal
CEQ a SP: Deseo iniciar llamada
a la red en la dirección X
SP a CEQ: Use el c a d WWCI
NODO B
B-ISUP
mutador
-
-
UNI
NNI
Señalizacibndel canalvirhul
Nivel de comxihn ATM (cabalvirtual o VC)
Figura 6.4. Iniciando una conexi6n del nivel ATM
6.5. Ruteo de la red ATM
Los estándares de ATM que especifican cómo se debe rutear la red aun no están
completos. Algunas especificaciones están en vías de preparación (ejemplo: Foro
ATM de PNNI, "private network-node interface"), pero mucho
del trabajo ha sido
terminado. Los fabricantesdeequiposderedesATM,porlotantotienensus
propios diseños y técnicas. Idealmente eso será simple y fácil de manejar, además
de un óptimo tráficode la red cargando en tiempos de demanda pico.
Cada ruta es instalada para una conexión particular y, la ruta no es comúnmente
alteradadurante la duración de lallamada(períododecomunicación).Dejar
el
ruteo de laconexióninalterada,significaque
el tiempo de propagaciónde la
transmisiónderedentredosdispositivosnoestásujetaacualquiervariación
innecesaria de demora. Se puede decir, que hay riesgo reducido en celdas que han
tenido diferentes caminos en diferente orden. Finalmente
es muy fácil determinar y
manejar un esquema de carga de red, desde repartirel ancho de banda nominal y
64
dar cada una de las conexiones que parten de estadísticas para determinar una
ruta de transmisión física.
6.6. Manejo de la capa ATM
El protocolo de manejarlacapa,(utilizando
la terminología del protocolodel
modelo de referencia) es llamado manejo ATM (ATMM). Esto es dirigido por la
entidad ATMM. Estas funciones están definidas en ITU-TI recomendación
Y.150.
El manejo de las capasATM,comosevenen
la tabla 6.6, dan un papelde
soporte para funciones de manejo del sistema. Ese manejo de funciones incluye
falla, desempeño, configuración y, funciones
de manejo de mayor señalización.
Seguridad y funciones de manejo de recursos pueden ser sumados en
el futuro.
Sin embargo, el desempeño del manejode la Capa ATM solo efectúalos aspectos
de la capa ATM. El manejo de la capa ATM también provee un papel de soporte
para
funciones
de señalización del plano de Control,
incluyendo
mayor
señalización.
Tabla 6.6. Funciones de manejo de la capa
ATM.
Función
Manejo de Conexión (configuración)
Actividad
La entidad de manejo dela capa ATM ejecuta el
establecimiento o terminación de procesosde
conexiones Par-Par ATM
ejecuta
ATM
la
capalamanejo
entidad
dedeLafalla
Manejo
de
Metaseñalización
Manejo de desempeño-
alarma de vigilancia, lazo de regreso,
y verifica
continuamente los procesos de conexiones Par-Par
ATM .
La entidad de manejo de la capa ATM maneja
diferentes tipos de canales de señalización (cuando
es necesario).
La entidad de manejo de
la capa ATM ejecuta la
activación o desactivación del desempeíío de
procesos de monitoreoy reporte de procesos de
conexiones Par-Par ATM
6.7 ESPEClFlCAClON DE CAPA FlSlCA(B-ISDN/UNIY NNI).
Larecomendación de la ITU-T 1.432 define la interface de nivel físico para ser
usada en la UN1 (punto de referencia Sb y Tb). La fibra óptica se define como el
medio preferible, sin embargo las especificaciones también proveen interfaces de
cable eléctrico, coaxial y par trenzado (definidas por
el Foro ATM).
No hay una especificación formal para la interface de nivel físico de la NNI, pero
será basada, en la interfaceUN1 del nivel físico.
65
Las características de las interfaces del nivel físico son listadas brevemente en la
tabla 6.7.1.
Cable dptico
Cable coaxial
Características
físicas
Par de fibra monomodo,
operando sobre una
longitud de onda de una
serial láser de 1310 nm.
Longitud Máxima de
Conexión
Típicamente de 15 Km
Medio Conector de
Interface. MIC
Velocidades ópticas
de línea
BFOCkonector 2.5, de
acuerdo a (ISO/IEC 868)
155.52Mbps
Código de Línea
NRZ c6digo de emisión
de luz = 1 binario
Cable coaxial de 7 5 5 un Par trenzado de
categoría 3, para
cable para transmisión y
velocidades arriba de
otro para recepción.
52Mbps. Par trenzado
de categoría o cable
de 150R para
velocidades de1 O0 y
150 Mbps. Un par para
transmisión y otro para
recepción.
Recomendado para
Aproximadamente
menos de 100 m.
para 1 OOm para el
cable del tipo 1 o 2.
RJ45 de 8 polos
Conector BNC
hembra y macho.
12.96 Mbps
34.346Mbps
25.92 Mbps
51.84 Mbps
155.52 Mbos
CM1 (código de inversión Para velocidades
de marca) conformea
mayores de 52 Mbps,
ITU-T G.703
código CAP-16, para
155 Mbps, código
8B/1 OB.
Cable de Par
trenzado
Tabla 6.7.1
¿Qué tipo de dispositivo debería tener un conector hembra
o macho?, esto esta
definidoentérminosdepuntos
de interface,definidoscomo
la e lb por los
estándares. Estos son puntos de conexión imaginarios, respectivamente sobre el
usuario y sobre el lado de la red de los puntos de referencia Sb y Tb, como se
ilustra en la figura 6.7.2.
cable y col;ectormacho
Hembras
Hembra
Figura 6.7.2. Puntos de interface en una UN1 ATM y sus conectores de Interface estandares.
66
6.8. Subcapa de convergenciade transmisión (capa fisica)
En suma a los aspectos mecánicos y eléctricos de la interface física (subcapadel
medio físico, PM), la recomendación del ITU-T Y.432 también define una capa de
procedimiento entre usuarios y dispositivos (B-TE) y el dispositivo de terminación
de red (B-NTI), llamada la subcapa de convergencia de transmisión (TC).
La subcapa de convergencia de transmisión define un número de reglas para la
transmisión de celdas a través del mediofísico, el cualasegurasucorrecta
transmisióneinterpretacióndepropiedades.Lasfuncionesprovistasporla
subcapadeconvergenciadetransmisiónincluyenporejemplo,delineaciónde
celdas,laidentificaciónde
los límitesdelacelday
subidasho-subidas. El
movimiento al azar de celdas, hacia la celda de carga, provoca que se minimicela
posibilidaddenovariaciónen
el bit
patrón,
el cual,
puede
por
ejemplo,
intencionalmente o no, emular el estado de la redo señales de control, o cualquier
otro disturbio en la red.
Lasubcapadeconvergencia
de transmisiónestacompuestaporceldasextra,
sumadas en el flujo de celdas de la capa ATM (celdas que contienen información
de usuario). Después de cada 26 celdas dela capa ATM, una celda de capa física
(PL) es sumada, así que cada 27ava celdaes una celda PL. Esto provee un ajuste
desde los 155520 Kbit/s en la razón de bit en la interface TB, así que la máxima
razón de bit disponible para transferencia de información de usuario
es de 149760
Kbit/s (correspondienteal SDH, contenedor C4).
Cuando el NTI provee una interferencia entre un B-TE ópticamente conectado,
operando en un modo flujo de celda y una red SDH, la subcapa de convergencia
de transmisión, reduce la capacidad del flujo de celda a 149760 Kbit/s y acarrea
fuera cierta trama, y delinea tareas de corrección de error. Por supuesto, en
el
lado de la red del B-NT1 equivalenteatareas
de tramado y delineaciónson
adecuadamenteprovistosarriba
del mensaje(MOH)deSDH,así
el total de
149760 Kbit/s de información de usuario pueden ser pasados directamente en la
trama SDH.
Muypróximoa la 53avaceldaestáunaceldaPL-OAM(celdadeoperacióny
mantenimiento). Las celdas OAM son clasificadas comoF1 (nivel regenerador), F2
(nivel de sección digital) y F3 (nivel de ruta de transmisión). Ellas llevan a cabo
funciones analógicas al mensaje de arriba del SDH. La codificación de las celdas
PL-OAM,incluyen un número de camposdiferentesyfuncionesdiseñadasa
detectar errores, monitorearel desempeño y enviar alarmas de fallas en la red. La
tablaresume
las funciones del campo de celdasPL-OAM.Cuandono
se
presentan errores, entonces, solamente los campos CEC, MBS, NMB, NIC y PSN
necesitan ser utilizados.
Las celdas de capa física (celdas PL y celdas PL-OAM) siempre tienen el bit CLP
(celda de menor prioridad) en el encabezado de la celda ATM, donde CLP=I, con
67
el VPI y VCI ambos en cero. Las celdas desocupadas son marcadas con
“payload”, PTI=000.La celda PL-OAM está marcada con PTI=100.
el tipo
Tabla 6.8. Campo de la celda OAM en la subcapa de convergenciade transmisi6n
Acrónimo
CEC
Campo o nombre de la señal
error de
Control
celda de
Propósito
Un c6diao de redundancia cíclica es utilizado
Dara
detecta;errores en la celda payload
EDC
C6digo de deteccidn de error
Un mecanismo de detecci6n para erroresen bloque
LOC
Delineaci6n de perdida de celda
Un estado de la red, enla cual se genera laserial de
indicaci6n de defecto remoto (RDI)
LOM
Perdida de la celda OAM
Un estado de la red, en la cual se genera la serial de
indicaci6n de defecto remoto (RDI)
MBS
Monitoreandoel tamario del bloque
El tamario del bloque se bas6 en la determinaci6n
del
error de bloque.
NMB-EB
Número de bloque monitoreado
Indica el número de bloques entre estas celdas OAM
y las pasadas, paraIo cual EDC son enviadas enlos
siguientes octetos
NIC
Número de celdas incluidas
indica el número de celdas entre esta OAM y la
pasada
PSN
Número de sucesi6n PL-OAM
permite identificaci6nde celdas, verifica la recepcibny
puede permitir generar mensajes de
perdida
R
Campo Reservado
un campo actualmente inusual, contieneel patrbn
‘O1 101010, reservado para usos futuros.
S-AIS
Secci6n de indicaci6n de alarma
Una serial usada para alertar al equipo
en la direcci6n
de la transmisi6n que una alarmaha sido detectada
en la seccidn de transmisi6n
S-RDI
Secci6n de indicaci6n de defecto
una seiial regresa al final del envío distante cuando un
LOC o LOM es detectado
TP-AIS
Ruta de transmisi6n serialde
una serial utilizada para alertar la indicaci6n de alarma
equipo en la direcci6n de transmisi6n que una alarma
ha sido detectada en la ruta de transmisi6n
S-FEBE
Secci6n de error lejano en
el fin
Una serial reporta violaciones ala del bloque paridad
en los bloques, cuando detect6al final de la distancia
de la seccibnde transmisidn
TP-FEBE
Error lejano en la
Ruta de
Una serial reporta violaciones a la transmisi6n final
al
de bloqueparidad enlos bloques, cuando detect6 al
final de la distanciade la seccibn de transmisi6n
TP-RDI
Indicaci6n de defecto lejanoen
Una sefial regresa al final de la ruta de transmisibn
envío cuando un LOCo LOM se detect6
68
7 PLANEACION DE UNA RED ATM
7.1. Manejo de redATM
Debido a la naturaleza asíncrona del ATM y la mezcla d e los requerimientos del
servicio de tráfico, las redes ATM plantean un
Único desafío para el manejo de
sistemas de redes.Aunque el modelo de protocolo de referencia y muchos
estándares para ATM del ITU-T muestran y mencionan el manejo de capas y un
pequeño trabajo para el manejo del plano (consiste de un plano de usuario BISDN, plano de control, y manejo del plano), ha sido direccionar esas necesidades
en cualquieraspecto. El ForoATMhadesarrolladomuchasrecomendaciones
específicas y requerimientos para manejar redes ATM.
Todos los métodosparamanejarredesATM,muestranunusoextendido
del
ampliamente usado protocolo de manejo de red simple (SNMP), desarrollado para
el Internet, para usar enel manejo de la red ATM. De hecho, se está poniendo ya
atrabajar en algunas Breas.Porejemplo,
el ForoATMusa el SNMPversión
~(SNMPVI),
permite a los usuarios establecer sus propios PVCsen una red ATM.
El SNMPv2, está siendo estudiado para usar en algunos puntos enel futuro, pero
puede ser muy pronto.
Una base del manejo de información (MIB) para usarse con SNMP ATM ha sido
desarrollado y llamado interface provisional local de manejo (ILMI) por el Foro
ATM.Entonces
los conceptos de SNMPyMIBsonrelativamentenuevos,
especialmenteparaorganizacionessinprotocolosTCP/IP
de conexionesde
Internet, algunos detalles funcionales en SNMP y MIB están en orden.
7.2. SNMP y el MI6
SNMP fue desarrolladoen 1987 principalmente para manejarlos ruteadores en la
Internet. Dividía las necesidades fundamentales para un estándar (no propio) era
unmktodo
de manejodeequipo
de diferentesvendedorescondiferentes
funciones, esto hizo lo más efectivo, que rápidamente llegara a ser un estándar
popularparamanejarcualquierdispositivodered.Actualmente
el SNMPse
encuentra en los módems, CSUs/DSUs, “hubs” y más, y por supuesto
en todos las
redes basadas en ruteadores TCP/IP. Una nueva y poderosa versión deSNMPvl,
conocidacomoSNMPv2,fueestandarizadaen1993perolarealizacióny
desarrollo del hardware y software del SNMPv2 ha sido muy lento, en parte debido
al éxito del SNMP original en el área de administración de redes.
SNMP trabaja creando software para la administraciónde la red, con una base de
datos de información en el dispositivo administrador. Descrito por una base de
administracióndeinformación(MIB).Estábase
de datos es accesadaporun
dispositivo agente de software SNMP, usualmente instalado en el dispositivo por
69
un vendedor antes de la venta al cliente. Técnicamente el MIB es una pieza de
papel. El MIB define varios campos y valores de que el agente de software debe
de guardar para el dispositivo de manejo. Una vez que el MI6 es compilado, y
ejecutado en un dispositivo activo de red y que los campos del MIB han tomado
valores únicos para el dispositivo, el MI6 debería llamarse unobjeto. Sin embargo,
el uso del término MIB, para describir la especificación de la base de datos y su
realización en el dispositivo de administraciónes casi universal, ya que el término
objeto es raramente escuchado.
SNMP es esencialmente un protocolo de pila de aplicación del TCP/IP que permite
al agente saber cual “entrada” enel MIB, requiereel administrador de software del
SNMP. El software administrador, realiza esto mandando, vía el protocolo SNMP,
un mensaje conun identificador para la entrada particular
del MIB.
Los usuarios
que
usan
el SNMP
pueden
usar
etiquetas,
y substitutos
alfanuméricos para un identificador específico por algo llamado la estructura de
árbol de administración de información (SMI).
La relación entre MIBs, objetos, SNMP y agentes es un bit de confusión, pero es
algoimportante.Enlafigura7.3.1,muestraunasimplemiradacomotrabajan
juntos en la administración de la red. El agente de software del SNMP corre en el
dispositivo de la red ATM. Este ha accedido a los objetos de la base de datos, los
cuales son los valores actuales de las entradas de la base de datos. El MIB es la
definición de la base de datos, pero cuando esta se está corriendo como software,
el MIBforma
un grupo de objetos. El vendedorpuederetirarestoa
los
compradores del equipo o publicar el MIB privado, peroel MIB privado usualmente
direcciona aquellas cosas como una fuente
de poder y dispositivos que fallan.
En otraspalabras, los MlBs privadossonparabajonivel,especificacionesde
hardware de administración de red, y realmentepertenecen
al dominio del
vendedor.
1
I
Agente
software del
Administrador de
Objeto
Administrador:
Dispositivo
de
Yhora sé que hay 9,546 celdas
en este PVC el dia dehay“
SNMP y el MIB
Figura 7.1.3
Red ATM
70
Claramente, el MIB es la llave a todo esto: sin definición no hay objeto y no hay
informacióndisponibleacerca de esto.Unestándar del MIBsenecesitapara
haceratodos
los equipos de los vendedoresigualmentemanejables.Las
definiciones del MIB son escritas en un lenguaje especial conocido como: notación
de síntesis abstracta (ASN 1) la cual es una construcción estándar del nivel 6 del
IS0 (nivel de presentación). Esto es usado para hacer que cualquier vendedor
pueda implementar el módulo ejecutable MIB en cualquier lenguaje o código de
ASNl.
formato tan largo comoel compilador MIB usado pueda entender un
7.3. lnteroperabilidad del equipoATM
La interoperabilidad es siempre un asunto importante en cualquier tecnología. La
interoperabilidad, simplemente permite que
el equipo de un vendedor A, pueda ser
conectado a un equipo deun vendedor B sin mayores problemas,tan amplio como
las funciones soportadas por cada uno quele corresponda. Siempre hay menores
problemas, entre dispositivos del mismo nivel del mismo vendedor, pero mayores
problemas en este contexto permiten que un monto considerable
de tiempo es
derrochado (quizá días) imaginando justamente por quélos dispositivos no operan
entre sí, yalgunasvecesnohayrespuestassatisfactoriasconlostécnicos
expertos de los respectivos vendedores involucrados, pero estos eventos no son
comunes.
Esta es unamayorrazónatrás
de laprisaporsoporte
de estándaresenla
comunidaddevendedores.Ademásdandoentradainstantáneaparanuevos
productos, la interoperabilidad hace fácil para los clientes “mezclar y conectar” y
comparar los equipos de diferentesvendedores.Usualmente
los estándares
implementados para asegurar interoperabilidad son estándares “abiertos” desde
alguna
organización
internacional
de estándares.
Pero
no
necesariamente.
Cuando un estándar conveniente no es disponible, muchas veces los vendedores
tomarán los estándares populares. Los estándares populares están basados un
en
gran número de personas que piensa
en la misma forma, y no porque sea un
beneficio a una organización o que haya ventajas en cierto método sobre otros.
DOS y Windows vienen a ser estándares en
el mundo de las PCs, Unix en el
mundo de las estacionesde trabajo.
Entendidamente, el ForoATM,comounvendedorconstituidodeunas
500
compañíastiene
un asuntoreal,que
es producirydesarrollarservicios
y,
ofrecerlosporsusmiembrosquetomanparteenmás
o menosigualnivelde
características e interoperabilidad. Ningún miembro necesita otro método propio
paraproduciralgunafunciónque
le puedadarventajaen
el mercado.Los
productos y serviciosdebencompetirenseparar
el mercadobasadoensus
méritos y no en su exclusividad.
Por consiguiente, el Foro ATM ha hecho pasos para asegurar la interoperabilidad
entre los diferentes
vendedores
de dispositivos
ATM.
Propuestas
actuales
71
requieren de una organización miembro para aceptar el dispositivo (o software o,
implementacióndeservicio)paraque
el ForoATMpruebelainteroperabilidad.
Unaorganizaciónpuedellevaracabosupropiaprueba
de control decalidad,
incluyendo pruebas de interoperabilidad,
si es así elegido.
El ForoATMutilizaalgunasvecesunaproformallamada
PlCS (“protocol
implementation conformance statement”). Hay un número de formas que usan la
proformaPICS,quepuedenayudara
los clientesen lo queconcierneala
interoperabilidad del ATM. Primero, los clientes pueden ser más pacientes con la
confianza si se hace comúnla práctica de probar PICS. Segundo,un cliente puede
preguntar a dos vendedores de equipo ATM por una copia
de su proforma de
PlCS enundispositivo en particular. Lainteroperabilidadpuede,entonces,ser
simplificada,
comparando
las
dos
características
en
listadas
ver
y
si son
efectivamente soportadas cada una de ellas.
Muchas de las interfaces de capa física, la capa ATM misma, y
señalización, todas tienen sus propios PlCSde datos.
el protocolo de
7.4. Red ATM y TMN (Red de Manejo de Telecomunicaciones)
Lasfuncionesdeoperaciónymantenimiento,definidaspararedesATMson
designadas de acuerdo
a
los principios del Manejo de Redes
de
Telecomunicaciones(TMN).Estees
un conceptoyunaseriedeestándares
técnicos definidos por ITU-T, los cuales permiten un amplio rango de diferentes
tipos de redes de telecomunicaciones y dispositivos para ser manejados por una
red de sistemas múltiples de manejo.
Para el manejo de dispositivos y estandarizaciones de una red,
un medio para
dividir la información entre ellos,es que los componentes de la red se vean como
un conjunto y puedan ser mejor coordinados. Por ejemplo, con alarmas de falla,
puedensermásfácilmenteconsolidadas
y analizadaslascausasdesderaíz.
Cuando los sistemas de manejo
de
red
son
aislados,
son
usados
para
componentes individuales de red, una falla en la línea de transmisión resultará en
alarmas que han sido generadas por
los sistemas de manejo de red, tanto de
componentes de transmisión como componentes de conmutación.
El elemento clave del TMN es la interface-Q usada entre los componentes de red
y susistemademanejo
de redy el CMlP(protocolodeinterfacedemanejo
común).Estodefine
un númerodeprocedimientosestándares,permitiendo
el
manejo de sistemas de redparamonitorearycontrolarelementosdered.
Específicamente, los estándaresdereddefinenlassiguientesfuncionesde
manejo:
0
Desempeño de monitoreo.
0
Detección de defectosyfallaspor
el continuomonitoreoygeneración
de
alarmas como se requieran.
72
0
0
Reconfiguración de la red y sistemas, permitiendo por ejemplo, facilidades en
cambios a la reservaen tiempos de fallade la red.
Localizacióndedesperfectos.
En suma a las interfaces TMN, algunos, cercanamente, equipos ATM ofrecen algo
parecido a SNMP(“simp1e network management protocol”), entonces es la base
del ILMl (“interim local management interface”), definido porel Foro ATM para uso
en el UNI. El ILMl permite el manejo de objetos manejado por UN1 (interruptores,
dispositivos, parámetros, etc.)los cuales corresponden a funciones en el UN1 y se
pueden controlar a travésde manejo de objetos y manejo de base de información
(MIB), hecho por UNI.
En el futuro el trabajo de estandarización será parecido a emigrar
al protocolo
CMlP (probablemente por la integración de ciertos procedimientos de SNMP). En
suma un enorme monto de trabajo debe ser aplicado a la definición del estándar
MIB de manejo de objetos, relevante a redes y dispositivos de ATM. Sin esas
definiciones será imposible desarrollar las herramientas necesarias para
el manejo
de laredcomounatotalidad.Por
el momentoesasdefinicionestodavíason
pobres.
Y’
1
-
UN1 privada
Dispositivo
ATM
Red Privada
ATM
I
-
L
IhA UN1 Pública
Red Pública
ATM
8-IC1
Red Pública
ATM
Figura 7.4
La figura 7.4, ilustra no solamente ILMI, sino también otras interfaces de manejo
de red que han sido desarrolladas por
el Foro ATM. Así como ILMl (el cual es
definido dentro del Foro ATM en el UN1 v3.1), las interfaces-M3-y M4(para manejo
declientesderedyparamanejodeoperadoresdered
de redespúblicas,
respectivamente).
73
7.5. Objetivos del manejo de redes corporativas
Diseñadorescorporativos y directivos de redessepreocupanporcostos
y
eficiencia. Aquellos en este grupo quienes han sido escaramuzas loa largo de las
fronteras del avance de redes,estánconscientes de otrosrequerimientosque
permitirán a las corporaciones obtener mejores servicios y valoren más el ancho
de banda que ellos compren.
El potencial de la tecnología de ATM, estáconsideradoen el contexto de las
experiencias
de
la
red,
sugerencias
adicionales
a
necesidades
potenciales
(inmediato y sobremayorestbrminos).Esasdiferentesclases
de metasestán
sintetizadas en los Diez Requerimientos, los cuales pueden ser divididos en tres
encabezados:
Requerimientosfundamentales:
1. Disponibilidad
2. Fiabilidad y Servicio
3. Consultable
4. Desempeño
5. Correspondencia
Consideraciones de costos:
l . Costo bajo del sistema
2. Costos de operación reducidos
Asuntosdemanejo:
1. Reacción y Diagnóstico
2. Modelando pro-actividad integrada
3. Flexibilidad.
7.6. Desempeño
Cuando los clientes consideran una nueva tecnología de red, sus expectaciones
iniciales son concentradas principalmente en comose lleva a cabo su ejecución o
desempeño, expresado principalmente en ancho de banda. Después de todo,
si
&te no es rápido
¿Por
qué
molestarse?
Como
ha
se
notado,
las
implementacionesenlacapacidaddeancho
de banda,sonentreotras,las
distinciones más importantes enla idea de la red ATM. Actualmente, sin embargo,
las
demandas
para
ejecutar
estas
implementaciones
son
tan
buenas
cualitativamente
como
cuantitativamente.
Como
sabemos,
usuarios
de
corporacionesestánadoptandoincrementadamenteaplicacionesbasadasenla
visualizaciónquerequieren la transmisióndeimágenes,sonidoeimagenesen
movimiento así como la transmisión de vozy datos.
74
La ejecución, como la realización, no son medidas absolutas. Esto está afectado
por
un
gran
número
de
influencias
que
extienden
bastante
el rango
de
capacidades de la arquitectura de la red o de su circuitería. La medición de
la
ejecución en términosde capacidades de equipo, las cuales en principio deben de
ser de dimensión pequeña, es de hecho muy difícil. La aparente capacidad de
respuesta de un conmutador, por ejemplo, puede ser reflejado ambiguamente en
suactualhabilidadparamovertráficoque
es estructuradoporunprotocolo
especifico.
El ancho de bandapor si solo no es realmenteunamuybuenamedición.En
principio, una supercarretera de cuatro carriles debería tener dos veces
el ancho
de banda de unade dos carriles.
Es difícil desarrollar
medidas
(criterios
de
ejecución
relativos,
usualmente
expresados numéricamente), para redes. En computación, los estándares pueden
medirse en lasalida o en el tiemporequeridoparacompletarunapetición
en
particular. Las redes son muy variadas. ¿Habrá alguna medida
de productividad
entérminos de tiempo o costoporpaginaestándar
o porminuto?.Laúltima
prueba de ejecución esta a nivel del “mouse”, en los juicios subjetivos de usuarios
individuales. La toleranciade una ejecución capaz de trabajarde manera mediocre
puede significarun día fácil para los administradores de redes, pero no es siempre
mejor
la medida
eficiencia
de
aceptable.
ejecución
La
que
parezca
revolucionariamente placentera para usuarios en compañías, industrias, o países
acostumbrados a redes lentas y primitivas puede parecer inadecuado para otros
usuarios con expectaciones más sofisticadas.
Las capacidades de realización para el monitoreo de redes puede llevarse acabo
por medio de estándares de ejecución, pero estrategias de monitoreo requieren
implementaciones
extensivas
antes
de que
puedan
ejecutar
evaluaciones
aceptables. Si el desempeño es una medida en términos de la calidad de servicio
los
-video,voz,datosyrequerimientosespeciales-¿Cadarecepciónsatisface
niveles de servicio que requiere?.
La estandarizaciónpuedetambiénimplicarcomparacionesseparadas
de una
ejecución de red de alguna organización, con la ejecución de una red de alguna
otraorganizaciónesto,entérminosdeunoscuantosobjetivosy
de criterios
relevantes. Esto puede ser difícil por que algunas organizaciones considera esto
comounapropiedaddeinformación.Losconsultores,integradoresdesistemas
analistasdemercadospueden, si embargo,sercapaces de ponerenpractica
características de este tipo.
75
7.7. Correspondencia
Los tecnólogos están comprensiblemente inclinados a pensar primeroen términos
de su tecnología y entonces, como una consideración secundaria, usuario-utilidad
y usuario-amistad.
Esto es claro que más medidas significantes por la cual operaciones de red son
juzgadas,
quiere
decir
tiempo
de
estabilidad.
Las
redes
son
herramientas
complejas que tienen partes que interactúan entre sí. Si una de esas partes falla,
la red puede experimentar una interrupción, o más significantemente un fuera de
tiempo.
Las medidas tradicionales usadas para juzgar una operación en equipo son
los
tiemposderespuestay
el tiempo de reparación.Ademáslasredessonmuy
complejas, el tiempodereparaciónpuedenoser
un indicativo del tiempo de
estabilidad de la red y restaurar la totalidad del ambiente operacional. El desafío
en la planeación y manejo de la red es reconocer estas diferencias y enfocar en
reducir el tiempo de estabilidad, no exactamenteel tiempo de reparar.
7.8. Costos de Operación.
Los costos de operación actuales para las redes son altos. Se calcula que se lleva
ungasto de $1 100 dólares (1 1 mil pesos)porañoporcadaPC
en lared.
Entonces, sobre la vida de servicio de un PC, los costos de operación excederán
el costo propio de la PC. En nuestros días, las redes que típicamente están en
crecimiento, son intensamente trabajadas. Este trabajo es aún más caro debido a
que los especialistas están siendo necesitados para repararo mantener cada tipo
diferente de equipo. Las dimensiones más importantes delos costos de operación
pueden no ser aparentemente tan buenas para una buena contabilidad y ahorro.
7.9. Costos de Red (Chargebacks)
Loscostos de red y otrosprocedimientosqueasignan
el costo de reden
divisionesycentroslucrativosdeacuerdo
al usouotroscriteriossonuna
dimensión fundamentalde las cuentas o rentabilidad dela red.
Esta información, complace las cuentas en el departamento de finanzas, quienes
necesitan asignar costosde red entre ramas y funciones
de soporte. Los directivos
delared,debenvermásalládelasfuncionesmecánicas.
Ellos necesitan
definiciones más amplias de retroalimentación, diagnóstico y rentabilidad.
El medio
hacia este fin, debe ser comprendido monitoreando la red. Las opciones pueden
ser consideradas, y el directivo puede evaluar las consecuencias de acciones de
direccionesalternativas.Estonoesunsimplebalancearealizar.
El monitoreo
76
aumentagastosy
si el acarreoesmuydistante,puedeimpactarsobrela
capacidad para acarrear los datos, que esel trabajo real de la red.
Los procedimientos de costos, tienen en muchos casos las herramientas usadas
para adquirir retroalimentación de la red. Esta no es la mejor manera de llevar a
cabo esto o igualmenteadecuado. Los directivosydepartamentosdefinanzas
insistenque
los vendedoresdencapacidades
de rentabilidad,sinembargo
algunos vendedores responden con paquetes útiles. Desafortunadamente muchos
directivos no conocen cómo usar esas facilidades efectivamente, para propósitos
que vayan más allá del costo de la red.
7.10. Flexibilidad
La flexibilidad sólo es vista por los administradores de red, pero también es muy
importanteparalosusuarios;
lo quelahacedoblementeimportantepara
los
administradores.
Los administradores deben conocer los requerimientos quelos usuarios necesitan
para diferentes clases de servicio.
77
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