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					          ATM
M.C. JUAN ANTONIO GUERRERO IBAÑEZ
INTRODUCCION
   ATM es un estandar de la ITU-T para Cell
    Relay en donde mucha informacion de
    multiples tipos de servicios, tales como voz,
    datos o videos son transportadas a traves de
    celulas pequeñas de tamaño fijo.

   Las redes ATM son orientadas a conexion.
ESTANDARES
   ATM esta basado en un esfuerzo del ITU
    sobre el estandar B-ISDN.

   Este fue originalmente pensado como una
    tecnologia de tranferencia de alta velocidad
    para video, voz y datos sobre redes publicas.

   El FORUM ATM extendio la vision de ITU de
    ATM hacia las redes publicas y privadas.
DISPOSITIVOS Y AMBIENTE
DE RED
   ATM es una tecnologia de multiplexacion y
    conmutacion de celdas que combina los
    beneficios de conmutacion de circuitos
    (Transmision constante) y la conmutacion de
    paquetes (trafico intermitente).

   Proporciona anchos de banda de gran
    velocidad (Mbps)
   Por su naturaleza asincrona, ATM es mas eficiente
    que las tecnologias sincronas, tales como TDM.

   En TDM cada usuario es asignado a un slot de tiempo
    y ninguna estacion puede transmitir en ese slot de
    tiempo.

   Si se tiene mucha informacion que transmitir
    solamente se puede hacer en los slots de tiempo aun
    si todos los demas slots de tiempo estan vacios.
   Si una estacion no tiene informacion para
    transmitir, un slot de tiempo es
    desperdiciado.

   Debido a que ATM es asincrono, los slots de
    tiempo estan disponible bajo demanda con
    informacion identificando la fuente de
    transmision la cual es contenida en cada
    encabezado de las celulas ATM
Arquitectura de un nodo ATM
   ATM puede ser considerado como una
    tecnologia de conmutacion de paquetes
    con las siguientes caracteristicas:
       Paquetes pequeños y constantes
       Es de naturaleza conmutada y orientada a
        conexion
       Los nodos no tienen mecanismos para el
        control de errores o control de flujo.
   Basado en la transmision, el ATM se puede
    dividir en 3 niveles que se combinan en forma
    jerarquica.
   Canal virtual.- Es la conexion unidireccional
    entre usuarios.
   Ruta virtual.- El conjunto de CV que
    atraviesan multiplexadamente un tramo de la
    red.
   Seccion fisica.- Conecta y proporciona
    continuidad digital entre los diferentes
    elementos que componen la red.
FORMATO BASICO DE LA
CELDA.
   ATM transfiere informacion en unidades de
    tamaño fijo denominadas celdas.

   Cada celda consta de 53 octetos o bytes.

   Los primeros 5 bytes contienen informacion
    del encabezado de la celda.

   Los 48 bytes restantes contienen el payload
    (carga util) (informacion del usuario).
DISPOSITIVOS
   Las redes ATM estan formadas por un
    switch ATM y puntos finales ATM
    (endpoints).

   Los switches ATM son los responsables
    de la transferencias de las celdas a
    traves de una red ATM.
   El trabajo de un switch esta bien
    definido:
       Acepta las celulas que provienen de un
        endpoint o algun otro switch ATM.
       Despues lee y actualiza la informacion de
        la cabecera de la celda.
       Rapidamente dirige la celda a una interfaz
        de salida hacia su destino.
   Un endpoint ATM contiene un
    adaptador de interface de red ATM.
   Ejemplos de endpoints son:
       Workstation.
       Routers.
       DSU (Digital Service Unit).
       Switches LAN.
       CODECs (Coder-Decoder).
       EJEMPLO DE SWITCHES ATM Y
       ENDPOINT EN UNA RED ATM.


   Routes
                ATM Switch


 LAN switch




Workstation


DSU/CSU

ATM Endpoints
INTERFACES DE RED
   Una red ATM consta de un conjunto de
    switches interconectados entre si por
    interfaces o enlaces punto a punto.
   Los switches ATM soportan dos tipos de
    interfaces primarias:
       UNI (User Network Interface)
       NNI (Network Network Interface)
   Las interfaces UNI conectan endpoints (tales
    como routers y hosts) a un switch ATM.

   Las interfaces NNI conectan dos switches
    ATM.

   Dependiendo de la localizacion de los
    switches, tanto las UNIs como las NNIs
    pueden ser subdivididas en publicas o
    privadas.
   Un UNI privado conecta un Endpoint ATM y
    un switch ATM privado.
   Su contraparte publica conecta un endpoint o
    switch privado a un switch publico.
   Un NNI privado conecta dos switches dentro
    de la misma seccion privada.
   Un NNI publico conecta dos switches dentro
    de la misma seccion publica.
   Existe ademas una especificacion
    adicional, el B-ICI (Broadband
    Interexchange Carrier Interconnect).

   Este conecta dos switches publicos de
    diferentes proveedores del servicio.
EJEMPLO DE INTERFACES
                                PUBLIC ATM                PUBLIC ATM
                                NETWORK AC                NETWORK B
PRIVATE ATM
 NETWORK

         PRIVATE   PUBLIC UNI        PUBLIC NNI
           NNI                                    B-ICI




 PRIVATE UNI                         PUBLIC
                                       UNI
FORMATO DEL ENCABEZADO
DE LA CELDA ATM
   Un encabezado de celda ATM puede ser
    uno de dos formatos:
       UNI.
       NNI.
   El encabezado UNI es usado para
    comunicacion entre Endpoints ATM y
    switches ATM en redes ATM privadas.
           El encabezado NNI es usado para
            comunicaciones entre switches ATM
                           GFC           VPI      VPI
                           VPI                                 VCI
              Header                     VCI
             (5 bytes)
                                    PT     CLP            PT    CLP
                                 HEC                    HEC
 53
BYTES

              Payload        Payload                Payload
             (48 bytes)     (48 bytes)             (48 bytes)




               8 BITS
                                                 ATM NNI CELL
             ATM CELL     ATM UNI CELL
   GFC (Control de flujo generico):
       Este campo solo aparece en las celdas
        UNI. Provee funciones locales, tales como
        identificar estaciones multiples que
        comparten una interface ATM. El proposito
        general de este campo es llevar el control
        de toda la informacion que va a ingresar a
        la red, a fin de que todas las estaciones
        tengan la misma oportunidad de transmitir
        su informacion.
   VPI (Identificador de Ruta Virtual):
       En conjunto con el VCI identifica el
        siguiente destino de una celda. Es el que
        identifica a la ruta virtual empleada.


   VCI (Identificador de Canal Virtual):
       Es el numero que identifica el canal virtual
        empleado.
   PT (Tipo de Informacion):
       Indica en el primer bit si contiene datos de
        usuario o de control.
       Si la celda contiene datos de usuario, el
        segundo bit indica congestion y el tercero
        indica si es la ultima de una serie de celdas
        que representan un frame AAL5.
   CLP (Prioridad en celdas perdidas):
       La funcion de este bit es asegurar una velocidad
        de transmision garantizada(CIR) en caso de una
        congestion de la red.
       En ATM, la funcion es garantizar una velocidad de
        transmision constante (CIR), en caso de una
        congestionn en la red.
       Esa velocidad es la que se compromete a cumplir
        la compañia que brinda el servicio en las horas de
        mayor trafico.
   HEC (Control de Error del Encabezado):
       Este campo proporciona la verificacion de
        error para los otros cuatro bytes del
        encabezado.
       Los 8 bits de este campo proporcionan
        suficiente redundancia para detectar con
        una alta probabilidad los errores que
        pudiesen presentarse en los otros bytes.
SERVICIOS ATM
   Existen 3 tipos de servicios ATM:

       Circuitos Virtuales Permanentes (PVC)

       Circuitos Virtuales Conmutados (SVC)

       Servicios sin conexion. (SMDS)
   Un PVC permite la conectividad directa
    entre sitios. Es similar a una linea
    dedicada.
   Ventaja: No requiere call setup entre los
    switches.
   Desventaja: Conectividad estatica y
    configuracion manual.
   Un SVC es creado y liberado dinamicamente y
    se usa solamente mientras exista informacion
    que transmitir.
   Es similar a una llamada telefonica.
   El control de llamadas dinamicas requiere de
    un protocolo entre el endpoint y el switch.
   Ventaja: Flexibilidad de conexion y el call
    setup puede ser colgado automaticamente
    por los equipos.
   Desventaja: Tiempo para llevar a cabo el
    call setup.
CONEXIONES VIRTUALES
   Las redes ATM son fundamentalmente
    orientadas a conexion.
   Existen dos tipos de conexiones ATM:
       Virtual Paths (VP-Rutas virtuales) Los cuales son
        identificados por un identificador de ruta
        virtual(VPI)
       Virtual Channel (VC) Los cuales son identificador
        por una combinacion de un VPI y un identificador
        de canal virtual (VCI).
   Un VP es un conjunto de VC, los cuales
    son conmutados transparentemente a
    traves de la red ATM como base de un
    VPI.
   Todos los VCI y VPI tienen significado
    local a traves de un enlace particular y
    son mapeados por los diferentes
    switches.
         Una ruta de transmision es un conjunto
          de VP.


VCs        VP                                VCs
                                      VP
                Ruta de transmision
VCs       VP
                                      VP     VCs
MODELO DE REFERENCIA
ATM
   La arquitectura ATM utiliza un modelo
    logico para describir la funcionalidad
    que soporta.

   La funcionalidad de ATM corresponden
    a la capa fisica y parte de la capa de
    enlace del modelo OSI
   El modelo de referencia de ATM esta formado por
    los siguientes planos:
       CONTROL:Es responsable de generar y manejar señales
        de peticion.

       USER: Responsable del manejo de la tranferencia de
        datos.

       MANAGEMENT: Este plano contiene 2 componentes:
            Layer management: Maneja funciones especificas de la capa,
             tales como deteccion de errores y problemas de protocolos.
            Plane management: Maneja y coordina funciones relacionadas
             al sistema completo.
   El modelo de referencia ATM esta formado de
    las siguientes capas:

       Capa fisica:Similar a la capa fisica del OSI, esta
        maneja la transmision dependiente del medio.

       Capa ATM: Combinada con la capa de adaptacion
        ATM, es similar a la capa de enlace de datos del
        OSI. Es la responsable para establecer
        conexiones y pasar celdas a traves de la red ATM.
   Capa de adaptacion ATM (AAL): Realiza la
    funcion de preparar la informacion segun sus
    requerimientos antes de que esta pase a la
    capa ATM, en donde se construyen las
    celdas.

   Finalmente las capas mas altas que residen
    en la parte superior de AAL aceptan datos de
    usuarios, los arreglan en paquetes, y los
    entregan al AAL.
                                 MANAGEMENT PLANE




                                                                       LAYER MANAGEMENT
                    PLANO DE        PLANO DE




                                                    PLANE MANAGEMENT
                    CONTROL         USUARIO
   APLICACION
                  HIGHER         HIGHER
 PRESENTACION
                  LAYERS         LAYERS
    SESION
                  CAPA DE ADAPTACION ATM
 TRANSPORTE

     RED              CAPA ATM

ENLACE DE DATOS
                      CAPA FISICA
    FISICA
CAPA FISICA ATM
   La capa fisica ATM tiene cuatro
    funciones:
       Los bits son convertidos a celdas.
       La transmision y recepcion de bits sobre el
        medio fisico son controlados.
       Los limites de las celdas son establecidos.
       Las celdas son empaquetadas en los
        frames adecuados para el medio fisico.
   La capa fisica es dividida en 2 partes:

       El PDM: Proporciona dos funciones claves:
            Sincroniza la transmision y recepcion a traves
             del envio de un flujo de bits continuos con
             informacion de tiempo apropiada.
            Especifica los medios de acuerdo al medio fisico
             utilizado.
   TC (transmission-convergence):Tiene 4
    funciones:
       Delineacion de celdas.-> Mantiene los limites de la
        celda
       Generacion y secuencia de HEC.-> Genera la
        secuencia de control de error.
       Cell-Rate: ->Elimina o inserta celdas idle para
        mantener el rate de transmision del payload.
       Transmision frame adaptation:-> empaqueta las
        celdas en frames aceptables.
CAPA AAL1
   Es utilizado para aplicaciones de emulacion
    de circuitos, tales como videoconferencia.
   El proceso de AAL1 prepara celdas en tres
    pasos:
       Ejemplos sincronos son insertados en el payload.
       Se inserta SN(Sequence Number) y SNP(Sequence
        Number Protection) para proporcionar informacion
        de recepcion.
       El resto de los bytes son rellenados hasta
        completar los 48.
CAPA AAL3/4 y 5
   CAPA AAL3/4
       Soporta servicios orientados a la conexion y sin
        conexion.
       Es utilizada para la transmision de paquetes SMDS
        sobre una red ATM.

   CAPA AAL5
       Soporta servicios orientados a la conexion y sin
        conexion.
       Es utilizado para transmitir datos que no son del
        tipo SMDS. Tales como IP clasica o LANE (
        Emulacion de LAN)
CONEXIONES ATM
   Soporta dos tipos de conexiones:
       Punto a punto:
            Conecta dos puntos finales ATM y pueden ser
             unidireccional y bidireccional.
       Punto a multipunto.
            Conecta un punto final simple(conocido como
             root) a un conjunto de puntos finales.
             (conocidos como leaves).
            Estas conexiones solamente son
             unidireccionales.
ESTABLECIMIENTO Y
SEÑALIZACION ATM
   Cuando un dispositivo ATM quiere
    establecer una conexion con otro, este
    envia un paquete de peticion de
    señalizacion a su switch ATM.
   El paquete contiene la direccion del
    endpoint deseado, asi como tambien
    algunos parametros de QoS.
   Los protocolos de enlace ATM varian de
    acuerdo al tipo de enlace que se este
    manejando, los cuales pueden ser señales
    UNI o NNI.

   UNI es usado entre un sistema final ATM y un
    switch ATM a traves del ATM UNI.

   NNI es utilizado a traves de enlaces NNI.
PROCESO DE ESTABLECIMIENTO DE
CONEXION
   Se utiliza el metodo conocido como one-pass.
   Como funciona?
       Primero el sistema final fuente envia una peticion
        de señalizacion de conexion.
       Esta peticion es propagada por la red.
       Las conexiones son establecidas por la red.
       La peticion alcanza el sistema final destino el cual
        responda si acepta o rechaza la peticion.
                           ATM
                          Switch 1
Router A   Conecta a B?              Conecta a B?
                                                                        ATM
                                                                       Switch 2



                SI                        SI
                                                                    Conecta a B?
                                                    SI

                                                                      Conecta a B?   Router B




                                                                               SI
                                                          ATM
                                                         Switch 3
MENSAJES DE CONEXION
   Una gran cantidad de tipos de mensajes de
    manejo de conexion son utilizados en el
    proceso de establecimiento de conexion.
   SETUP. Enviado por el sistema final fuente.
   Call Proceeding. Enviado por el switch hacia
    la red en respuesta al mensaje SETUP.
    (Ingress switch)
   Connect message. Enviado por el sistema
    final destino si la conexion es aceptada.
   Release message. Si la conexion es
    rechazada.
               CALL PROCEEDING
                                           SETUP
 SETUP             MESSAGE
                                          MESSAGE
MESSAGEC




                                 Egress
           Ingress               Switch     CONNECT
           Switch                              O
                                            RELEASE
                                            MESSAGE

				
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