Tema 6 Redes Frame Relay y ATM Rogelio Montañana Departamento de Informática

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Tema 6 Redes Frame Relay y ATM Rogelio Montañana Departamento de Informática Powered By Docstoc
					                                Tema 6

           Redes Frame Relay y ATM

                               Rogelio Montañana
                          Departamento de Informática
                             Universidad de Valencia
                            rogelio.montanana@uv.es
                          http://www.uv.es/~montanan/

Universidad de Valencia            Redes 6-1            Rogelio Montañana
                             Sumario
       • Frame Relay
       • ATM:
             – Formato de celdas y conmutación
             – Categorías de servicio, parámetros,
               conformación y vigilancia de tráfico
             – Direcciones y autoconfiguración




Universidad de Valencia         Redes 6-2             Rogelio Montañana
         Comparación de las redes de conmutación de
           paquetes orientadas a conexión (CONS)



          Red        Apogeo     Velocidad         Paquete     Protecc. errores   Orientado a
                                  típica          máximo      nivel de enlace
          X.25     1985-1996   9,6 - 64 Kb/s      128 bytes   CRC del paquete    Solo Datos
                                                              con confirmación
                                                                del receptor
         Frame        1992 -    64 - 2 Mb/s      8192 bytes   CRC del paquete    Solo Datos
         Relay
          ATM         1996 -   34 - 155 Mb/s      53 bytes    CRC de cabecera    Datos, voz
                                                                solamente         y vídeo




Universidad de Valencia                        Redes 6-3                           Rogelio Montañana
                Características de las redes CONS
       • Cada paquete va marcado con una etiqueta identificativa
         propia
       • La etiqueta es (puede ser) modificada por cada conmutador
         por el que pasa el paquete. El conmutador tiene una tabla
         que asigna la nueva etiqueta y la interfaz de salida en
         función de la etiqueta vieja y de la interfaz de entrada
       • El conjunto de enlaces por los que discurre un paquete
         forman un camino extremo a extremo que denominamos
         ‘circuito virtual’
       • Los circuitos virtuales permiten que diferentes usuarios,
         equipos, aplicaciones, etc., compartan enlaces sin que sus
         paquetes se mezclen (viajan ‘juntos pero no revueltos’).
       • La infraestructura se aprovecha mejor y los costos se
         reducen

Universidad de Valencia          Redes 6-4                  Rogelio Montañana
          El problema de las líneas punto a punto
                                                   Zaragoza

                                                         Y

                                                                       2048 Kbps
                             256 Kbps

                                                                                    Z
                    X
                                                             64 Kbps
                                                                                   Barcelona
                 Madrid


                                                         W


                                                     Sevilla


           •La velocidad de cada línea es difícil de modificar
           •Al añadir un nuevo router hay que instalar líneas e interfaces en todos los nodos


Universidad de Valencia                      Redes 6-5                                   Rogelio Montañana
                 Topología de una red Frame Relay
                                                Zaragoza
             Red del operador que                    Y
               presta el servicio




                  Circuito Virtual                   Switch
                                                                   Línea punto a punto
                                                     Frame
                                                     Relay


                                                               Switch             Z
                                                               Frame
                                     Switch
                 X                   Frame
                                                               Relay
                                     Relay
                                                                              Barcelona
              Madrid
                                                      Switch
                                                      Frame
                                                      Relay
       •Se pueden añadir circuitos sin                           •El caudal de cada circuito
       establecer nuevas líneas en                               se puede modificar por
       Zaragoza ni modificar las                                 configuración en los
       interfaces de su router                                   conmutadores
                                                          W


                                                     Sevilla
Universidad de Valencia                       Redes 6-6                        Rogelio Montañana
           Circuitos virtuales en Frame Relay
       • Un circuito virtual entre dos routers equivale a una línea
         punto a punto entre ellos
       • Por un enlace pueden pasar varios circuitos. Cada uno se
         identifica mediante un número llamado DLCI (Data Link
         Connection Identifer)
       • Cada circuito de los que comparten un enlace ha de tener
         un número de DLCI único, pero su número de DLCI puede
         variar a lo largo de la ruta
       • Para configurar varios circuitos sobre una misma interfaz
         en un router se configuran subinterfaces. Por ejemplo de
         Serial0 podemos crear Serial0.1, Serial0.2, etc.


Universidad de Valencia          Redes 6-7                  Rogelio Montañana
        Funcionamiento de una red Frame Relay
                                                                   Zaragoza
                                                                                            Serial 0.2
                                                                                            DLCI = 17
                                                                           Y                10.0.0.5/30
                                                     Serial 0.1
                                                     DLCI = 16
                                                     10.0.0.1/30
                                                                                       Serial 0.3
                                                                                        DLCI = 18
                                                                                                          Serial 0.1
                                                                                                          DLCI = 16
                                                                       Sw FR            10.0.0.9/30
                           Serial 0.1                                                                     10.0.0.10/30
                           DLCI = 16                   16                      B
                           10.0.0.2/30                                            
                                                                                       16     Sw FR
                                                              17
                                             Sw FR
                                                                                                   C                Z
                       X                         A
                                                                                                              Barcelona
                   Madrid                                16
                                                                       Sw FR
    Tabla de circuitos virtuales en B
                                                                                   D
    Circuito    Puerto      DLCI    Puerto     DLCI                                     Serial 0.1
      Rojo                  16                16                                      DLCI = 16
                                                                                        10.0.0.6/30
     Verde                  17                17
                                                                               W
      Azul                  16                18
                                                                       Sevilla
     DLCI: Data Link Connection Identifier

Universidad de Valencia                                 Redes 6-8                                             Rogelio Montañana
       Configuración del router de Zaragoza
              en el ejemplo anterior

        Zaragoza#CONFigure Terminal
        Zaragoza(config)#Interface Serial 0
        Zaragoza(config-if)#NO Ip ADdress
        Zaragoza(config-if)#ENcapsulation Frame-relay
        Zaragoza(config-if)#Interface Serial 0.1 Point-to-point
        Zaragoza(config-subif)#Ip ADdress 10.0.0.1 255.255.255.252
        Zaragoza(config-subif)#Frame-relay INTerface-dlci 16
        Zaragoza(config-if)#Interface Serial 0.2 Point-to-point
        Zaragoza(config-subif)#Ip ADdress 10.0.0.5 255.255.255.252
        Zaragoza(config-subif)#Frame-relay INTerface-dlci 17
        Zaragoza(config-fr-dlci)#Interface Serial 0.3 Point-to-point
        Zaragoza(config-subif)#Ip ADdress 10.0.0.9 255.255.255.252
        Zaragoza(config-subif)#Frame-relay INTerface-dlci 18
        Zaragoza(config-fr-dlci)#CTRL/Z
        Zaragoza#




Universidad de Valencia               Redes 6-9                        Rogelio Montañana
                   Estructura de trama Frame Relay
          Bytes             1         2-4         0-8188      2        1

                          01111110   Dirección         Datos   CRC   01111110


          •Protocolo orientado a conexión. Normalmente PVC
          (Permanent Virtual Circuit)
          •Las tramas pasan de nodo a nodo, comprobándose
          normalmente el CRC en cada salto. Si es erróneo se descarta.
          •Funcionamiento Store&Forward (mayor retardo que líneas
          punto a punto)
          •El campo dirección contiene información del VC (DLCI) y
          parámetros de control de tráfico Frame Relay. Normalmente
          ocupa 2 bytes, aunque puede tener 3 ó 4.
Universidad de Valencia                   Redes 6-10                    Rogelio Montañana
               Estructura del campo Dirección
                   8        7      6      5       4    3    2    1
                                DLCI Superior              C/R   0
                          DLCI Inferior        FECN BECN DE      1


     •DLCI sup/inf: especifica el DLCI. Puede cambiar en cada salto.
     Normalmente 10 bits, puede llegar a 23 (dirección de 4 bytes).
     •C/R: significado específico de la aplicación, no indicado en FR
     •FECN: Forward Explicit Congestion Notification
     •BECN: Backward Explicit Congestion Notification
     •DE: Discard Elegibility (si 1 -> tramas de ‘2ª clase’)

Universidad de Valencia                   Redes 6-11                 Rogelio Montañana
                          DLCIs de Frame Relay

       • Con 10 bits el DLCI puede valer normalmente
         entre 0 y 1023
       • Los valores del 0 al 15 y del 992 en adelante están
         reservados para funciones especiales.
       • Las funciones LMI (Local Management Interface)
         permiten que el conmutador Frame Relay indique
         al host (o router) que DLCI tienen los PVC que
         están definidos. De esta forma el router se puede
         autoconfigurar.

Universidad de Valencia          Redes 6-12           Rogelio Montañana
           Control de tráfico en Frame Relay
       • Uno de los aspectos principales de Frame Relay es
         su posibilidad de definir parámetros para control
         de tráfico (traffic shaping y traffic policing)
       • Se hace mediante el algoritmo del pozal
         agujereado, utilizando dos pozales
       • Cada PVC tiene asociados dos parámetros:
             – CIR (Commited Information Rate)
             – EIR (Excess Information Rate)


Universidad de Valencia          Redes 6-13         Rogelio Montañana
     Traffic Shaping y Traffic Policing en Frame Relay

                                                PVC                Y
                                           CIR 1024 Kb/s
                                           EIR 384 Kb/s                             Línea de acceso
                                                                                       2048 Kb/s
                              El switch ejerce
                              Traffic Policing                  Switch
                                                                FR
                                                                       B



                                                 Switch                           Switch
                                                 FR                               FR
                          X                           A                               C              Z




                                       Línea de acceso
                                          2048 Kb/s
         El router hace
         Traffic Shaping                                                      PVC
                                                                         CIR 1024 Kb/s
                                                                         EIR 384 Kb/s

Universidad de Valencia                            Redes 6-14                              Rogelio Montañana
            Funcionamiento del CIR y el EIR
                                        Velocidad
            CIR (Committed               actual             CIR + EIR (Caudal
            Information Rate)                               máximo posible)


                                              Transmitir
                                                 si es
                                               posible



                          Transmisión                     No transmitir,
                          garantizada                     descartar todo
                                                                                  Capacidad del
        0                                                                       enlace de acceso
                                                                                 del host a la red
                                                          Switch
                                                          FR




Universidad de Valencia                      Redes 6-15                             Rogelio Montañana
                Control de tráfico en Frame Relay

       • Se utilizan dos pozales agujereados. Parámetros:
             – Primer pozal: CIR y Bc
             – Segundo pozal: EIR y Be
       • Se cumple que:
             – Bc= CIR * t
                                 Bc / CIR = Be / EIR
             – Be= EIR * t
       • Cuando se supera el primer pozal las tramas se
         marcan con DE =1. Cuando se supera el segundo
         se descartan.


Universidad de Valencia          Redes 6-16            Rogelio Montañana
                 Control de tráfico en Frame Relay

                                                      Tramas que desbordan la
    Tramas enviadas por                                capacidad del pozal Bc
      el host con DE=0

                                                            Tramas enviadas por
                                                              el host con DE=1
                          Bc = CIR * t
                                                                    Tramas que desbordan la
                                                                     capacidad del pozal Be
                CIR                       Be = EIR * t
                               DE=0
                                                              Descartar
                                         EIR
                                                  DE=1

Universidad de Valencia                        Redes 6-17                         Rogelio Montañana
           Control de tráfico en Frame Relay. Ejemplo

       •    Línea de acceso 2.048 Kb/s
       •    CIR 1.024 Kb/s, EIR 384 Kb/s, t = 1s
       •    Bc = 1.024.000 bits, Be = 384.000 bits
       •    Tramas de 6.400 bytes (51.200 bits)
             –   Caso 1: tráfico constante de 2.048 Kb/s (40 tramas/s)
             –   Caso 2: tráfico constante de 1.408 Kb/s (27,5 tramas/s)
             –   Caso 3: tráfico constante de 1.024 Kb/s (20 tramas/s)
             –   Caso 4: tráfico intermitente: ráfaga de 2.048 Kb/s (40
                 tramas) seguida de 1s sin transmitir, seguida de ráfaga,
                 seguida de 1s sin transmitir, y así indefinidamente.

Universidad de Valencia              Redes 6-18                    Rogelio Montañana
             Control de tráfico Frame Relay. Ejemplo


             Caso Tramas/s        Tramas/s Tramas/s Tramas/s
                  enviadas       con DE=0 con DE=1 descartadas
              1      40              20       7,5     12,5
                 2        27,5      20          7,5     0
                 3        20        20          0       0




Universidad de Valencia            Redes 6-19               Rogelio Montañana
               Control de tráfico Frame Relay: Caso 4
       • Ráfaga de 40 tramas precedida y seguida de un segundo
         sin tráfico
       • Tramas recibidas = t * 2.048.000 / 51.200 = t * 40
          Al cabo de un segundo: 40 tramas recibidas
       • Tramas enviadas en tiempo t=
                   (t-0,025)*1.024.000/51.200 = (t-0,025)*20
         Para t=1segundo: (1-0,025)*20 = 19,5 = 19 tramas
       • Capacidad pozal: 1.024.000/51.200 = 20 tramas
       • Desbordan Bc = recibidas - enviadas – pozal
                          =     40    –   19     – 20 = 1
       • Al final de la ráfaga se han enviado 19 tramas y hay 20 en
         el pozal. La última trama ha desbordado al pozal de EIR y
         sale con DE=1

Universidad de Valencia          Redes 6-20                  Rogelio Montañana
                      Caso 4: Ráfaga de 40 tramas en 1 seg.
                          Tiempo     Tramas         Tramas      Tramas en       Tramas
                           (ms)     entradas      salidas CIR    pozal Bc   desbordadas Bc
                             0          0               0           0              0
                            25          1               0           1              0
                            50          2               0           2              0
                            75          3               1           2              0
                           100          4               1           3              0
                           125          5               2           3              0
                           150          6               2           4              0
                           ......     ......          ......      ......         ......
                           850         34              16          18              0
                           875         35              17          18              0
                           900         36              17          19              0
                           925         37              18          19              0
                           950         38              18          20              0
                           975         39              19          20              0
   Fin de la ráfaga        1000        40              19          20              1
                           ……         ……             ……           ……             …...
 Fin de envío CIR          2000        40              39           0              1
Empieza 2ª ráfaga

Universidad de Valencia                        Redes 6-21                                 Rogelio Montañana
                                      Funcionamiento del pozal agujereado
                                                  Ráfaga de 40 tramas
                       45


                       40


                       35

                                                                     21 tramas
                       30


                       25
              Tramas




                                                                                                                     Entrada
                                                                                                                     Serie1
                                                                                                                     Serie3
                                                                                                                     Salida
                       20


                       15


                       10


                       5


                       0
                                                                    1049
                                                                           1196
                                                                                  1342
                                                                                         1488
                                                                                                1635
                                                                                                       1781
                                                                                                              1928
                                150
                                      300
                                            450
                                                  600
                                                        750
                                                              900
                            0




                                                         Milisegundos




Universidad de Valencia                                       Redes 6-22                                              Rogelio Montañana
           Control de Congestión en Frame Relay
                                    1: Monitorizar colas                   3: Descarto tramas
                                                                                con DE=1
                     4: Identificar VCs afectados
                     (DLCI) y sentido
                                                               Switch
                                                               FR



                                                                                Switch
                                         Switch
                                                               Switch           FR
                                         FR
                                                               FR
                                                       BECN             FECN
                             Tráfico
                          incontrolado

                                                               Switch
                                                               FR



          6: Poner a 1 bit BECN
          en tramas de vuelta            2: Situación de                       5: Poner a 1 bit FECN
                                         congestión                            en tramas de ida




Universidad de Valencia                           Redes 6-23                             Rogelio Montañana
                             Sumario
       • Frame Relay
       • ATM:
             – Formato de celdas y conmutación
             – Categorías de servicio, parámetros,
               conformación y vigilancia de tráfico
             – Direcciones y autoconfiguración




Universidad de Valencia         Redes 6-24            Rogelio Montañana
                                 ATM
       • Servicio orientado a conexión, como F.R.
       • En vez de tramas celdas de 53 bytes. Motivo: permitir el
         rápido envío de tráfico urgente
       • Dos niveles jerárquicos para las conexiones:
          – VP, trayectos virtuales (Virtual Paths)
          – VC, canales virtuales (Virtual Channels)
       • Parecido a F.R. con más velocidad y muchas más
         posibilidades de control de tráfico. Pensado para ofrecer
         calidad de servicio.



Universidad de Valencia          Redes 6-25                   Rogelio Montañana
     Trayectos Virtuales y Canales Virtuales


                                                          Virtual Path (VP)

                                 E1 (2 Mb/s)
                                E3 (34 Mb/s)
                          STM-1 u OC-3c (155 Mb/s)        Virtual Path (VP)
                          STM-4 u OC-12c (622 Mb/s)



Enlace físico


                   Por un enlace físico                               El VC es el camino
                                             Cada VP Contiene         lógico entre hosts
                      pueden pasar             Múltiples VCs
                      múltiples VPs                                      en la red ATM



                           Identificador de la Conexión : VPI/VCI
Universidad de Valencia                    Redes 6-26                         Rogelio Montañana
                    Tipos de interfaces ATM


                              UNI




                                       NNI
                           Token
                            Ring
                                                             NNI
                                                   Red ATM



                          • UNI = User-to-Network Interface
                          • NNI = Network-to-Network Interface


Universidad de Valencia               Redes 6-27                   Rogelio Montañana
        Conmutador ATM con puertos de 155 y 622 Mb/s
             Puertos 155 Mb/s en cobre (UTP-5)           Puertos 155 Mb/s en fibra




                                                                           Puerto 622 Mb/s en fibra




Universidad de Valencia                     Redes 6-28                                Rogelio Montañana
                          Cabecera de celda ATM
                 8 bits                                                     8 bits
        GFC                VPI         • GFC: Generic Flow           VPI              VPI
                                         Control. No usado
         VPI               VCI                                       VPI              VCI
                                       • VPI: Virtual Path
                   VCI                                                       VCI
                                         Identifier. Hasta 256
         VCI              PTI    CLP     (UNI) o 4096 (NNI).        VCI              PTI    CLP
   Header Error Check (HEC)            • VCI: Virtual            Header Error Check (HEC)
                                         Channel Identifier.
             Carga útil                  Hasta 65536.                  Carga útil
             (48 bytes)                                                (48 bytes)
                                       • PTI: Payload Type
                                         Identifier. 3 bits.
                                       • CLP: Cell Loss
                                         Priority. 1 bit.
                                       • HEC: Es un CRC de
                                         toda la cabecera. 8
               Celda UNI                 bits.                             Celda NNI


Universidad de Valencia                     Redes 6-29                             Rogelio Montañana
              Campo PTI (Payload Type Identifier)

                      Valor   Significado
                      000     Celda tipo 0 (normal). No hay congestión
                      001     Celda tipo 1 (fin de mensaje AAL5). No hay congestión.
 Usuario
                      010     Celda tipo 0 (normal). Hay congestión
                      011     Celda tipo 1 (fin de mensaje AAL5). Hay congestión
                      100     Celda OAM (Operation, Administration and Management)
                              de segmento (entre vecinos)
   Gestión            101     Celda OAM (Operation, Administration and Management)
                              extremo a extremo
                      110     Celda RM (Resource Management)
                      111     Reservado


Universidad de Valencia                     Redes 6-30                      Rogelio Montañana
         Funcionamiento de un conmutador ATM
              Entrada       Salida                                                     45
        Port VPI/VCI      Port VPI/VCI
                                                                               2
          1         29     2        45                29       64
          2         45     1        29
                                                                    1
          1         64     3        29
                                                                           3
          3         29     1        64
                                                                                     29
    • El conmutador dirige las celdas según el VPI/VCI y el puerto de entrada.
    • Los VPI/VCI se fijan al crear el VC. Si son PVCs los fija el operador al
      configurarlos. Si son SVCs los elije el conmutador (normalmente usando números en
      orden creciente)
    • En general los VPI/VCI de un circuito cambian en cada salto de la celda en la red
    • Los VPI/VCI han de ser únicos para cada puerto (pueden reutilizarse en puertos
      diferentes).
    • Se pueden conmutar grupos de VCI en bloque conmutando por VPI
Universidad de Valencia                  Redes 6-31                            Rogelio Montañana
              Viaje de dos celdas por una red ATM
                               Entrada           Salida
                               Port VPI/VCI Port VPI/VCI                                Entrada           Salida
                                1     29     3     45                                   Port VPI/VCI Port VPI/VCI
                                2       30       4           15                          2     15     3     14
        A                       3       45       1           29                          3        14     2        15
                      29
                                4       15       2           30
                               1
                                             4
                                                              15           2
                                    X                                               Y                                  C
                               2        3
                                                 45                             3
                                                                                             14
        B                      30                    1                          3                            43
                                                                      16                     2
                                                         Z        2        1        W             Entrada          Salida
               Entrada             Salida                                       4
                                                                                                  Port VPI/VCI Port VPI/VCI
               Port VPI/VCI Port VPI/VCI                                                           1     16     2     43
                1     45     2     16                                      10
                                                                                                   2     43        1       16
                 2        16    1       45                                                         3     14        4       10
                                                                                    D
                                                                                                   4     10        3       14

    Cada entrada en las tablas de los conmutadores es un VC; si la crea el operador
    es un PVC, si las crea un protocolo de señalización es un SVC
Universidad de Valencia                                  Redes 6-32                                               Rogelio Montañana
                          Conmutación de VPs y VCs
      VC Switch

                                   VCI 1       VCI 2       VCI 3      VCI 4


                                       VPI 1            VPI 3      VPI 2       Port 2
      VP Switch
                                                                                     VCI 4
                                                                           VPI 2
                      Port 1
                                                                                     VCI 3
      VCI 1
                           VPI 1                                           VPI 3
      VCI 2


                                                                                        VCI 1
      VCI 1
                           VPI 4                                           VPI 5
      VCI 2
                                                                                        VCI 2
                                                                               Port 3

Universidad de Valencia                    Redes 6-33                              Rogelio Montañana
                   Algunos VPI/VCI Reservados
                   VPI    VCI    Función
                   0      0-14   ITU
                   0      15-31 ATM Forum
                   0      0      Celda de relleno (Idle Cell)
                   0      3      Celda OAM entre conmutadores vecinos (gestión)
    ITU
                   0      4      Celda OAM entre extremos (gestión)
                   0      5      Señalización
                   0      16     ILMI (autoconfiguración)
  ATM
                   0      17     LANE (LAN Emulation)
  Forum
                   0      18     PNNI (Protocolo de Routing)



Universidad de Valencia                    Redes 6-34                    Rogelio Montañana
                   VCs Punto a Punto y Multipunto


                                          “Raíz”                          “Ramas”




   • Punto a Punto                      • Punto a Multipunto
          –Tráfico unidireccional o            – Unidireccional (de la raíz a las ramas)
          bidireccional
                                        • Multipunto a Punto
                                               –Fusión de VCs y uniones embudo
                                        • Interesante para multicast

Universidad de Valencia               Redes 6-35                           Rogelio Montañana
          ciatm#show      atm vc
          Interface       VPI VCI    Type   X-Interface   X-VPI   X-VCI    Encap Status
          ATM0/0/0        0    5      PVC     ATM2/0/0      0       32     QSAAL   UP
          ATM0/0/0        0    16     PVC     ATM2/0/0      0       33     ILMI    UP
          ATM0/0/0        0    18     PVC     ATM2/0/0      0       34     PNNI    UP
          ATM0/0/0        0    32     SVC     ATM0/0/1      0       51             UP
          ATM0/0/0        0    39     SVC     ATM0/1/1      0       46             UP
          ATM0/0/0        0    99     PVC     ATM3/1/0      0       99             UP
          ATM0/0/0        3    40     PVC     ATM0/0/1      4       50             UP
          ATM0/0/0        0    296    SVC     ATM1/0/1      0       227            UP
                                              ATM3/1/0      0       482            UP
          ATM0/0/1        0    5      PVC     ATM2/0/0      0       59     QSAAL   UP
          ATM0/0/1        0    16     PVC     ATM2/0/0      0       36     ILMI    UP
          ATM0/0/1        0    51     SVC     ATM0/0/0      0       32             UP
          ATM0/0/1        4    50     PVC     ATM0/0/0      3       40             UP
          ATM0/1/1        0    5      PVC     ATM2/0/0      0       63     QSAAL   UP
          ATM0/1/1        0    16     PVC     ATM2/0/0      0       42     ILMI    UP
          ATM0/1/1        0    46     SVC     ATM0/0/0      0       39             UP
          ATM1/0/1        0    227    SVC     ATM0/0/0      0       296            UP
          ATM3/1/0        0    99     PVC     ATM0/0/0      0       99             UP
          ATM3/1/0        0    482    SVC     ATM0/0/0      0       296            UP

        Circuito punto a multipunto (SVC)
                                                           Circuitos de sistema
      Circuito virtual permanente (PVC)
   Circuito virtual conmutado (SVC)
Universidad de Valencia                 Redes 6-36                        Rogelio Montañana
                   Arquitectura de una red ADSL
                 192.76.100.7/25
                                      VPI 8, VCI 32, PCR 2000/300 Kb/s

                                                 VPI 8, VCI 32, PCR 512/128 Kb/s
                                                                                     192.76.100.1/25

                 192.76.100.12/25


                                                                         Red ATM
                                       Red
                                    telefónica
              192.76.100.15/25
                                                                                             Internet
                                                   VPI 8, VCI 32, PCR 256/128 Kb/s


                   Router ADSL

                                                        Ethernet 10BASE-T
                                                        Bucle de abonado (conexión ADSL)
                                                        Enlace ATM OC-3 (155 Mb/s)
                                                        Circuito permanente ATM

Universidad de Valencia                            Redes 6-37                              Rogelio Montañana
            Configuración de un router ADSL/ATM
  Router#show running-config
  !
  ! router C827-4V
  ! IOS version 12.1(5)
  !
  interface Ethernet0
   ip address 147.156.159.1 255.255.255.192
  !
  interface ATM0                                      Interfaz física ADSL/ATM
   no ip address
   no atm ilmi-keepalive
   pvc 0/16 ilmi                                      Circuito para autoconfiguración
   !
   bundle-enable
   dsl operating-mode auto
  !
  interface ATM0.1 point-to-point                     Subinterfaz ATM
   description ADSL telefono 963692769
   bandwidth 300                                      Caudal ascendente (para métrica de routing)
   ip address 80.24.166.172 255.255.255.192           IP en la subred ADSL (asignado por operador)
   pvc 8/32                                           VPI/VCI Circuito ATM (asignado por operador)
    vbr-nrt 512 512                                   Caudal ascendente (para gestión de tráfico)
    encapsulation aal5snap
  !
  ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 80.24.166.129               Ruta por defecto: enviar todo por ATM0.1
Universidad de Valencia                     Redes 6-38                                 Rogelio Montañana
                            Sumario
       • Frame Relay
       • ATM:
             – Formato de celdas y conmutación
             – Categorías de servicio, parámetros,
               conformación y vigilancia de tráfico
             – Direcciones y autoconfiguración




Universidad de Valencia        Redes 6-39             Rogelio Montañana
                          Categorías de Servicio ATM
     • Cómoda clasificación de los ‘contratos’ más
       habituales entre el usuario y el operador
     • Cada categoría define un conjunto de parámetros
       sobre el tráfico a enviar por la red, que pueden ser:
           – Parámetros de tráfico: el usuario se compromete a no
             superarlos, la red a satisfacerlos
           – Parámetros de Calidad de Servicio: la red se compromete
             a cumplirlos.
     • Los parámetros se especifican para cada conexión y
       para cada sentido (una conexión puede ser
       unidireccional).

Universidad de Valencia             Redes 6-40               Rogelio Montañana
                          Categorías de Servicio ATM
                          Contrato
                            oro



                          Contrato
                           plata

                                                  Red ATM
                 Contrato
           • Parámetros de tráfico
                 PCR/CDVT
                 SCR/BT
                 MCR

           • Calidad de Servicio
                 Max. CTD
                 Peak to Peak CDV
                 CLR


Universidad de Valencia              Redes 6-41             Rogelio Montañana
                Servicio CBR (Constant Bit Rate)
                                 Capacidad
                                 reservada             Capacidad
                              no aprovechable          del enlace

            CBR2          •
                          •
                          •
                                                       CBR2
                          •
            CBR1          •                            CBR1
                          •



       • CBR utiliza caudal fijo. Para cada VC se reserva un
         caudal determinado de forma estática, se use o no se use
       • La mayoría de las aplicaciones no generan un caudal
         completamente constante; con CBR hay que reservar el
         máximo que se quiera utilizar, por lo que se desperdicia
         mucha capacidad del enlace.
Universidad de Valencia              Redes 6-42          Rogelio Montañana
                 Servicio VBR (Variable Bit Rate)
                              Capacidad no                 Capacidad
                              aprovechada                  del enlace

            VBR           •
                          •
                          •
                                                           VBR
                          •
            CBR           •                                CBR
                          •


       • VBR permite un caudal variable (a ráfagas) con lo que
         mejora el aprovechamiento del enlace respecto a CBR.
       • Dos variantes: VBR-rt (real time) y VBR-nrt (no real time)
       • El usuario recibe garantías de QoS (especialmente en VBR-
         rt) por lo que la capacidad se reserva. Pero si no la emplea
         queda libre para que la utilicen otros servicios menos
         exigentes.
Universidad de Valencia               Redes 6-43              Rogelio Montañana
            Servicio UBR (Unspecified Bit Rate)
                                 Capacidad excedente                 Capacidad
                                  utilizada por UBR                  del enlace

             VBR                                                     UBR
             CBR                                                     VBR

             UBR                                                     CBR

                          Celdas descartadas en caso de congestión


  • UBR intenta ‘aprovechar las migajas’ que deja VBR (CBR no deja
    migajas pues la reserva es total)
  • No garantiza caudal mínimo ni tasa máxima de celdas perdidas
  • No devuelve información sobre la congestión de la red
  • Algunas aplicaciones soportan mal la pérdida de celdas

Universidad de Valencia                   Redes 6-44                   Rogelio Montañana
               Servicio ABR (Available Bit Rate)
                          Tráfico ABR elástico                   Capacidad
                                                                 del enlace
                              con garantías
             VBR                                                 ABR
             CBR                                                 VBR

             ABR                                                 CBR
       (PCR, MCR, CLR)



                          La realimentación de la red evita la
                           congestión y la pérdida de celdas

 ABR rellena los huecos de VBR de forma flexible como UBR, pero:
 • Ofrece un caudal mínimo garantizado MCR (Minimum Cell Rate)
 • La tasa de pérdidas se mantiene baja gracias a la realimentación sobre el
   grado de congestión en la red
 • Las aplicaciones funcionan mejor al reducirse la pérdida de celdas
Universidad de Valencia             Redes 6-45                     Rogelio Montañana
                      Categorías de Servicio ATM.
                             Comparación
          Categoría Características
          CBR             Simula línea punto a punto. Reserva estricta de capacidad.
                          Caudal constante con mínima tolerancia a ráfagas.
          VBR-rt          Asegura un caudal medio y un retardo. Permite ráfagas.
                          Utiliza dos pozales agujereados.
          VBR-nrt         Asegura un caudal medio pero no retardo. Permite ráfagas.
                          Utiliza pozal agujereado.
          ABR             Asegura un caudal mínimo, permite usar capacidad sobrante
                          de la red. Incorpora control de congestión
          UBR             No asegura nada. Usa caudal sobrante.



Universidad de Valencia                    Redes 6-46                        Rogelio Montañana
                          Parámetros de Tráfico
       • PCR (Peak Cell Rate) y CDVT (Cell Delay
         Variation Tolerance): Máximo caudal que
         permite el VC y tolerancia (pequeña) respecto a
         este caudal
       • SCR (Sustainable cell rate) y BT (Burst
         Tolerance): Caudal medio máximo permitido y
         tolerancia a ráfagas (grande) respecto a este caudal
       • MCR (Minimum Cell Rate): Caudal mínimo que
         la red considera que puede asegurar en ese VC

Universidad de Valencia          Redes 6-47            Rogelio Montañana
           Parámetros de Calidad de Servicio
       • Max. CTD (Maximum Cell Transfer Delay):
         máximo retardo que puede sufrir una celda (si
         llega más tarde se considera perdida).
       • Peak-to-Peak CDV (Peak to Peak Cell Delay
         Variation): máxima fluctuación que puede sufrir
         el retardo en el envío de una celda. Equivalente al
         jitter
       • CLR (Cell Loss Ratio): tasa máxima aceptable de
         celdas perdidas

Universidad de Valencia      Redes 6-48               Rogelio Montañana
       Función densidad de probabilidad de llegada de celdas




                                                   1-                    CLR



                                                                    

              Mínimo                       Peak-to-Peak CDV
                           Max CTD (Cell Transfer Delay)              Celdas perdidas o
                                                                 entregadas demasiado tarde

    El tiempo mínimo de transferencia depende
        de las características físicas de la red




Universidad de Valencia                             Redes 6-49                    Rogelio Montañana
     Parámetros para las categorías de Servicio ATM

                                CBR   VBR-rt VBR-nrt    ABR   UBR
                  PCR/CDVT      Sí       Sí        Sí   Sí    No
                     SCR/BT     No       Sí        Sí   No    No
                          MCR   No      No         No   Sí    No
                   Max. CTD     Sí       Sí        No   Sí    No
                  Pk-t-Pk CDV   Sí       Sí        No   No    No
                          CLR   Sí       Sí        Sí   Sí    No




Universidad de Valencia               Redes 6-50                    Rogelio Montañana
            Control de Admisión de Conexión o CAC
                      (CBR, VBR y ABR)
                                                              CAC
          Quiero un VC VBR-rt con:                     Puedo soportar esto
              PCR/CDVT = A/B                           de forma fiable sin
              SCR/BT = C/D                              perjudicar otros
              Max. CTD = E                                 contratos?
              Pk-t-Pk CDV = F
              CLR = G

                     Petición de QoS garantizada



                                                          Red ATM
                  No o Sí,
                Acordar un
             Contrato de Tráfico
                                     Contrato




Universidad de Valencia                   Redes 6-51                  Rogelio Montañana
             Conformado de Tráfico o Traffic Shaping
                        (CBR y VBR)
            Quiero cumplir
           con mi contrato,
                                                                         Adelante,
          por tanto suavizaré
               mi tráfico                                               Dame el día


                                    Shaper

                          Datos              Datos conformados
                          reales


                                                                        Red ATM
       • El conformado de tráfico lo realiza el host (interfaz UNI)
       • Altera las características del tráfico introducido en la red
       • Se aplica el algoritmo del pozal agujereado

Universidad de Valencia                       Redes 6-52                   Rogelio Montañana
             Vigilancia de tráfico (traffic policing)

                              Bit CLP
                                                                   Celda
                                                                  Marcada
                                                      UPC

                    C     0     B   0   A   0                      B   1    A   0



                            Celda               C            • DEJAR PASAR
                          Descartada                         • MARCAR BIT CLP
                                                             • DESCARTAR

             En caso de congestión la red puede descartar las celdas
             marcadas más tarde


Universidad de Valencia                         Redes 6-53                  Rogelio Montañana
              ADSL: un ejemplo de servicio VBR-nrt
         •     La normativa legal establece tres opciones de servicio ADSL, todas
               ellas basadas en la categoría de servicio VBR-nrt de ATM. Las celdas
               que superan el SCR se marcan con CLP=1.

             Servicio        PCR antes         PCR después      SCR*   CDVT            MBS
                          (desc./asc., Kb/s) (desc./asc., Kb/s) (%)    (ms)          (celdas)
          Reducido        512 / 128 (UBR)    1000 / 300 (UBR)    -        -              -
             Básico           512 / 128          1000 / 300     10      ?/4           ? / 32
              Class          1000 / 300          2000 / 300     10     0,7 / 32       64 / 32
         Avanzada            2000 / 300          4000 / 512     10      ?/?            ?/?
          Premium            4000 / 512          8000 / 640     10      ?/?            ?/?
         ACG Class           1000 / 512          2000 / 640     50      ?/?            ?/?
      ACG Avanzada           2000 / 512          4000 / 640     50      ?/?            ?/?
       ACG Premium           4000 / 512          8000 / 640     50      ?/?            ?/?



Universidad de Valencia                     Redes 6-54                            Rogelio Montañana
Universidad de Valencia   Redes 6-55   Rogelio Montañana
      Reparto de la capacidad de un enlace por
             categorías de tráfico ATM

         ABR MCR
                                              UBR
                              ABR
             ABR PCR


          VBR PCR                         Capacidad
                                          del enlace

      VBR SCR
                              VBR


          CBR PCR             CBR




Universidad de Valencia   Redes 6-56      Rogelio Montañana
                             Sumario
       • Frame Relay
       • ATM:
             – Formato de celdas y conmutación
             – Categorías de servicio, parámetros,
               conformación y vigilancia de tráfico
             – Direcciones y autoconfiguración




Universidad de Valencia         Redes 6-57            Rogelio Montañana
                     Formatos de direcciones ATM
                                                     AFI      Authority and Format Identifier
  • Redes públicas: E.164 como RDSI (15              DCC      Data Country Code
    dígitos decimales)                               ESI      End System Identifier (IEEE)

  • Redes privadas: direcciones NSAP (OSI)
    del ATM Forum.                                   HO-DSP High Order Domain Specific Part
     – 20 bytes. Tres formatos posibles.             ICD    International Code Designator
                                                     SEL    NSAP Selector




              AFI DCC             HO-DSP                        ESI          SEL
                                     Formato DCC
              39                                           Dir. MAC IEEE

              AFI ICD             HO-DSP                        ESI          SEL

                                      Formato ICD          Dir. MAC IEEE
              47

              AFI         E.164             HO-DSP              ESI          SEL

                                     Formato E.164
              45                                         Dir. MAC IEEE
Universidad de Valencia                Redes 6-58                             Rogelio Montañana
          Ejemplo de Plan de Direcciones ATM
 DCC España                       Red ATM de RedIRIS              Nivel red nacional
                                     39.724F.1001
                                                                       (40 bits)



            Cataluña                Com. Valenciana                    La Rioja
         39.724F.1001.26            39.724F.1001.30                39.724F.1001.34

                                                                  Nivel Com. Autónoma
                                                                         (48 bits)
               U. Valencia                  U. Polit. Valencia
         39.724F.1001.3010.0001          39.724F.1001.3010.0002      Nivel organización
                                                                          (72 bits)


       Campus Burjassot                       Campus Tarongers
  39.724F.1001.3010.0001.0012            39.724F.1001.3010.0001.0017    Nivel Campus
                                                                           (88 bits)

Universidad de Valencia              Redes 6-59                           Rogelio Montañana
                          Autoconfiguración ATM
                ILMI (Integrated Local Management Interface)
                                Primera parte

                                   Cual es el prefijo ATM?
                                      Mi MAC = aabb
                                     VPI = 0, VCI = 16


                                           UNI               port n

        Direc. MAC = aabb                                        Prefijo ATM = 39.724F
        Pref. ATM = ???                                          Direc. Port n = ???

             Red             ESI                                 Red             ESI
              ?             aabb                                39.724F           ?

                 19 Bytes                                             19 Bytes

             Host ATM                                         Conmutador ATM
Universidad de Valencia                    Redes 6-60                            Rogelio Montañana
                          Autoconfiguración ATM
               ILMI (Integrated Local Management Interface)
                               Segunda parte


                                         Red = 39.724F

                                    VPI = 0, VCI = 16


                                         UNI             port n

        Direc. MAC = aabb                                    Prefijo ATM = 39.724F
        Pref. ATM = 39.724F                               Direc. Port n = 39.724Faabb

            Red               ESI                              Red           ESI
          39.724F            aabb                            39.724F         aabb

                  19 Bytes                                        19 Bytes

             Host ATM                                      Conmutador ATM
Universidad de Valencia                   Redes 6-61                         Rogelio Montañana
                          Ejercicios




Universidad de Valencia     Redes 6-62   Rogelio Montañana
                          Ejercicio 4
       • EL pozal agujereado solo permite superar el
         caudal medio durante breves momentos, ya que si
         el pozal se llena el tráfico excedente se desborda.
         Entonces como puede un PVC Frame Relay
         transmitir durante horas por encima del CIR?

         Respuesta:
         • En FR existe un segundo pozal que recoge el
           excedente del primero, saliendo con caudal igual
           al EIR. Las tramas que salen por este llevan a 1 el
           bit DE por lo que pueden ser descartadas más
           fácilmente.
Universidad de Valencia        Redes 6-63               Rogelio Montañana
                          Ejercicio 5
       P: En IPv4 direcciones de 32 bits, luego máximo de
          nodos 232. En ATM VPI-VCI UNI son 24 bits,
          luego máximo de nodos 224. Es correcto?

        R: No. 224 es el máximo de VCs que puede
           establecer cada host en una red ATM. El
           máximo de nodos con direcciones E.164 (15
           dígitos decimales) es de 1015 y con direcciones
           NSAP (20 bytes) sería de 2160.

Universidad de Valencia       Redes 6-64               Rogelio Montañana
                               Ejercicio 9
       • Accesos Frame Relay posibles:
             –   Acceso físico 512 Kb/s, CIR 384 Kb/s, EIR 0 Kb/s
             –   Acceso físico 512 Kb/s, CIR 512 Kb/s, EIR 0 Kb/s
             –   Acceso físico 2.048 Kb/s, CIR 384 Kb/s, EIR 0 Kb/s
             –   Acceso físico 2.048 Kb/s, CIR 512 Kb/s, EIR 0 Kb/s
       • T = 180 ms (para deducir Bc)
       • Aplicación genera 10 tramas de 1500 bytes cada
         0,5 seg.
       • Calcular si se produce descarte de tramas

Universidad de Valencia             Redes 6-65                 Rogelio Montañana
                Ej. 9 caso 1: acceso 512, CIR 384
   • Tamaño buffer: Bc= CIR * T = 384000*0,18=69120 bits
   • Capac. Pozal: 69120/12000 = 5,76 = 5 tramas
   • Tiempo emitir una trama: 12000/512000 = 0,0234 s = 23,4 ms.
   • El host emite diez tramas en 234 ms y esta en silencio 266 ms
   • A los 234 ms han entrado 10 tramas y han salido durante
     234 – 23,4 = 210,6 (la primera empieza a salir solo cuando se ha
     recibido toda, para comprobar el CRC):
      0,2106 * 384000 = 80870 bits = 6,74 tramas = 6 tramas
   • Con 6 tramas emitidas y 5 que caben en el pozal la ráfaga se ha
     podido absorber sin perder nada
   • La máxima ráfaga que se podría aceptar sin perder datos
     sería de 16 tramas

Universidad de Valencia        Redes 6-66                  Rogelio Montañana
                Ej. 9 caso 2: acceso 512, CIR 512
   En este caso la regulación del tráfico la realiza el acceso
     físico, por lo que serán los buffers en el host emisor los
     que retengan el tráfico.
   El conmutador de acceso a la red solo introduce un
     retardo de 23,4 mseg debido a la comprobación del
     CRC de las tramas (un retardo similar es introducido
     por cada conmutador por el que pasa la trama).




Universidad de Valencia      Redes 6-67               Rogelio Montañana
               Ej. 9 caso 3: acceso 2048, CIR 384
   • Pozal: 5 tramas
   • Tiempo emitir una trama: 12000/2048000 = 0,00586 s = 5,86 ms
   • El host emite 10 tramas en 58,6 ms y esta callado 441,4 ms
   • A los 58,6 ms han entrado 10 tramas y han salido durante
     58,6 – 5,86 = 52,74:
      0,05274 * 384000 = 20252 bits = 1,69 tramas = 1 trama
   • Con 1 trama emitida y 5 que caben en el pozal se han perdido
     cuatro tramas
   • La máxima ráfaga sin perder datos sería de 5 tramas




Universidad de Valencia      Redes 6-68                 Rogelio Montañana
               Ej. 9 caso 4: acceso 2048, CIR 512
   • Bc = 512000 * 0,18 =92160 bits
   • 92160/12000 = 7,68 = 7 tramas (capacidad del pozal)
   • Tiempo emitir una trama: 12000/2048000 = 0,00586 s = 5,86 ms
   • El host emite 10 tramas en 58,6 ms y esta callado 441,4 ms
   • A los 58,6 ms han entrado 10 tramas y han salido durante
     58,6 – 5,86 = 52,74:
      0,05274 * 512000 = 27003 bits = 2,25 tramas = 2 tramas
   • Con 2 trama emitidas y 7 que caben en el pozal se ha perdido
     una trama
   • La máxima ráfaga sin perder datos sería de 9 tramas


Universidad de Valencia      Redes 6-69                 Rogelio Montañana