tecnologÍas de area amplia atm-2006

REDES DE ÁREA EXTENDIDA – WAN

ATM

Especialización en Telemática

Fundación Universitaria de Boyacá

Ing. Oswaldo Hidalgo

Redes de Área Extendida 2 Ing. Oswaldo Hidalgo

TECNOLOGÍAS DE REDES DE ÁREA EXTENDIDA - WAN

CONTENIDO GENERAL

I. INTRODUCCIÓN - OBJETIVOSII. TECNOLOGÍAS WANIII. INTERNETWORKING WANIV. ADMINISTRACIÓN DE REDES


CONTENIDO ESPECÍFICO (Continuación)

II. TECNOLOGÍAS DE REDES WAN1. Introducción2. xDSL3. RDSI (ISDN)4. X.25, FRAME RELAY5. ATM6. REDES VIRTUALES VPN7. SDH

TECNOLOGÍA DE REDES WAN

5. ATM

Ing. Oswaldo Hidalgo


5. ATM

Antecedentes ATM (Modo de transferencia asíncrono) Estándar de la ITU-T Para la conmutación de celdas donde la información, para

múltiples tipos de servicios como datos, voz y video, se transporta en celdas pequeñas de tamaño fijo

El propósito de las celdas ATM es la conexión.

Estándares Del estándar de la BISDN (Red digital de servicios integrados de

banda ancha) de la ITU-T Concedida originalmente como una tecnología de transporte de

alta velocidad para voz, video y datos a través de la red pública. UNI (Interfase de Red de Usuario) 2.0, 3.0, 3.1 PNNI (Interfase de Nodo de la Red Pública) LANE (Emulación de LAN)


Redes ATM


Entorno de red ATM

ATM tecnología de celdas y multiplexaje Reune beneficios de conmutación de circuitos con los de conmutación

de paquetes. Ancho de banda expandible de algunos Megabits/segundo a

Gigabits/segundo ATM por naturaleza asíncrona más eficiente que TDM sincrónico

Formato básico de la celda ATM


Dispositivos ATM


Dispositivos ATM

Red formada por switches ATM y puntos terminales ATM

Switch ATM transporta celdas a través de la red ATM Lee y actualiza encabezado Conmuta celda a interfase de salida Envía a su destino

Puntos terminales ATM (Adaptador de interfase ATM) Estaciones de trabajo Ruteadores DSU Switches LAN CODECs


Interfaces de red ATM

Privadas o Públicas UNI (User Network Interface) Interfase de Red de Usuario NNI (Node Network Interface) Interfase de Nodo de Red

B-ICI (Broadband Intercarrier Interface) Interconexión de Intercambio entre prestadores de servicio en Banda Ancha)


Formato del encabezado ATM


Formato del encabezado ATM

(a) Encabezado en la UNI.

(b) Encabezado en la NNI


Campos del encabezado ATM

GFC (Generic Flow Control) Control de Flujo Genérico Identificación de múltiples estaciones que comparten una sola

interfase de ATM. En general no se utiliza. VPI (Virtual Path Identifier) Identificador de Trayecto Virtual

Con el VCI identifica el siguiente destino de una celda conforme ésta pasa a través de una serie de switches ATM en camino a su destino.

VCI (Virtual Channel Identifier) Identificador de Canal Virtual Con el VPI identifica el siguiente destino de una celda conforme ésta

pasa a través de una serie de switches ATM en camino a su destino. PT (Payload Type) Tipo de carga útil

Indica en el primer bit si la celda contiene datos del usuario o datos de control

Usuario: 2° bit saturación, 3er bit si celda es la última en trama AAL5. CLP (Cell Loss Priority) Prioridad de pérdida de congestión

Indica si celda se debiera eliminar en congestiónm HEC (Header Error Control) Control de errores del encabezado

Calcula suma de verificación solo en el encabezado


Valores del campo PT


Servicios ATM

PVC (Permanent Virtual Circuits) Circuitos virtuales permanentes Permite conectividad directa entre sitios Garantiza disponibilidad conexión No requiere procedimientos de llamada entre switches Conectividad estática Establecimiento manual

SVC (Switched Virtual Circuits) Circuitos virtuales conmutados Se genera y libera dinámicamente En uso sólo mientras se lleva a cabo transferencia datos Requiere protocolo de señalización entre punto terminal y el switch

ATM Flexibilidad de conexión Establecimiento automático de llamada Tiempo extra de conexión

Sin conexión


Conexiones virtuales de ATM

VC (Virtual Channel) Canal virtual Se debe establecer antes de transferencia de datos

VP (Virtual Path) Trayectoria virtual Conjunto de canales virtuales VC

Conmutados de manera transparente Con base en el VPI común


Operación de la conmutación en ATM

1. Celda se recibe a través de un enlace con valor VCI o VPI conocido.

2. Se mira valor de conexión en tabla de traducción local 3. Se determina el puerto (o puertos) de salida de la

conexión. 4. Se determina el nuevo valor VPI/VCI de la conexión en

ese enlace.5. El switch retransmite celda a través de ese enlace de

salida con los identificadores de conexión adecuados.

*Los valores VCIs y VPIs solo significado local a través de un enlace particular.

*Estos valores se calculan de nuevo, en cada switch cuando sea necesario.


Modelo de referencia ATM


Modelo de referencia ATM (1)

PLANOS Control

Creación y administración de las solicitudes de la señalización. Usuario

Administración de la transferencia de datos Administración

Funciones específicas como detección de fallas y problemas de los protocolos.

Administra y coordina las funciones relacionadas con todo el sistema.


Modelo de referencia ATM (2)

CAPAS FISICA

Análoga a la capa física del modelo OSI ATM

Combinada con la capa de adaptación es similar a la capa de enlace de OSI

Establece conexiones y pasa celdas a través de la red ATM. Utiliza información del encabezado de cada celda ATM.

AAL (ATM Adaptación Layer) Capa de adaptación ATM Aisla los protocolos de capas superiores de los procesos de

ATM.


Funciones capa física de ATM

Convierte los bits en celdas Controla la transmisión y recepción de bits en el medio

físico Supervisa los límites de las celdas ATM Empaqueta las celdas en tipo de trama adecuado para

enviarla a través del medio físico


Subcapas capa física de ATM

PMD (Physical medium-dependant) Dependiente del medio físico

Sincroniza la transmisión y recepción de flujo continuo de bits con la temporización adecuada.

Especifica medio físico para transmisión incluyendo conector y cable

SONET/SDH, DS-3/E3, 155 Mbps (MMF, STP)

TC (Transmission Convergence) Convergencia de transmisión Delineamiento de celdas Generación y verificación de secuencia HEC Desacoplamiento de la tasa de celdas Adaptación de la trama de transmisión


Capa de adaptación de ATM:AAL1



Generalidades Servicio orientado a la conexión Manejo de aplicaciones de emulación de circuitos como voz y

videoconferencia Conexiones como líneas privadas hacia red troncal ATM Requiere sincronización entre origen y destino Depende de medio que soporta temporización

SONET

Proceso AAL11. Muestra síncrona se inserta en el campo de Carga útil2. Campo SN número de sequencia y campo SNP protección del

número de sequencia se suman AAL1 de recepción verifica orden correcto de celdas

3. Residuo del campo Carga útil de llenan hasta 48 bytes


Categorías de servicios ATM


Características de las categorías de servicios ATM



Apropiada para trafico VBR (Variable Bit Rate) Voz paquetizada, video VBR-rt (Variable Bit Rate – real time) VBR-nvr (Variable Bit RaTE – non real time)

Usa 44 bytes de la celda para datos de usuario y reserva 4 bytes para el proceso AAL2


Capa de adaptación de ATM:AAL3/4

Generalidades Soporta datos orientados y no orientados a la conexión Diseñada para proveedores de servicios de red Usada para transmitir paquetes SMDS (Switched Multimegabit Data

Service)

Proceso AAL3/AAL41. CS capa de convergencia, crea una PDU unidad de datos de protocolo

Coloca al inicio un encabezado de etiqueta comienzo/final a la trama Agrega al final un campo de longitud como finalizador

2. Subcapa SAR segmentación y reensamble fragmenta la PDU. Coloca encabezado al inicio Subcapa SAR agrega al final finalizador CRC-10 a cad fragmento PDU para

el control de errores.

3. Unidad de datos de protocolo SAR se convierte en campo Carga útil de celda ATM

Capa ATM la coloca al comienzo el encabezado estándar de ATM



Generalidades Es la AAL principal para datos Llamada también SEAL (Simple and Efficient Adaptación Layer) Soporta datos orientados y no orientados a la conexión Para transferir datos no SMDS como IP a través de ATM y LANE

Proceso AAL51. Subcapa CS agrega al final de trama relleno longitud variable y

finalizador de 8 bytes2. Subcapa SAR segmenta la PDU de CS en bloques de 48 bytes

No se agrega encabezado ni finalizador

3. Se coloca cada bloque en el campo de Carga útil de celda ATM Se fija bit en campo PT: 1 en la última celda


Direccionamiento en ATM

Generalidades Estándar ITU-T basado en el uso de direcciones para

redes ATM (BISDN) públicas. Foro ATM extendió el direccionamiento de ATM para

incluir redes privadas. Modelo de direccionamiento de subred

Capa ATM es responsable del mapeo de direcciones de la cpa de red hacia direcciones de la capa ATM.

Basada en la estructura de las direcciones NSAP (Network Service Access Point) Punto de acceso al servicio de la Red) de OSI.


Modelo de direccionamiento de la subred

Desacopla la capa ATM de los protocolos existentes de las capas superiores.

Requiere esquema de direccionamiento y protocolo de ruteo.

Todos los sistemas ATM deben asignársele dirección ATM, además de cualquier otra dirección de las capas superiores.

Requiere ATM_ARP (ATM address resolution protocol) para comparar las direcciones de las capas superiores con sus direcciones ATM correspondientes.


Direcciones ATM con formato NSAP

Redes privadas Se designan direcciones ATM con formato NSAP de 20

bytes. Foro ATM especificó codificación NSAP para E.164

NSAP AFI (Authority and Format Identifier) IDI (Initial Domain Identifer) DSP (Domain-Specific Part)

E.164 Recomendación ITU-T para numeración internacional en

telecomunicaciones (ISDN, BISDN, SMDS)

Redes públicas Utilizan direcciones E.164 formateadas según ITU-T.


Campos direcciones en ATM


Campos direcciones en ATM

AFI (Authotity and Format Identiifier) Identificador de la Autoridad y del Formato

Identifica el tipo de formato en la dirección (E.164, ICD o DCC)

DCC (Data Country Code) Código de datos del país Identifica a los paises en particular

HO-DSP (High-Order Domain-Specific Part) Parte específica del Dominio de Orden Superior

Combina el RD (Routing Domain) dominio de ruteo y el Identificador de Área (AREA) de las direcciones NSAP.

ESI (End System Identifier) Identificador del Sistema Terminal Especifica la dirección MAC de 48 bits que administra el IEEE.


Campos direcciones en ATM (continuación)

SEL (Selector) Se utiliza para el multiplexaje local dentro de las

estaciones terminales. No tiene significado en la red.

ICD (International Code Identifier) Designador del Código Internacional

Identifica a las organizaciones internacionales particulares.

E.164 Indica la dirección E.164 de BISDN


Conexiones ATM

Punto a Punto Conectan dos sistemas terminales de ATM Unidireccionales y bidireccionales

Punto a Multipunto Conectan sistema terminal de un solo origen (nodo raiz) hacia

múltiples terminales de destino (hojas) Unidireccionales Nodos raiz transmiten hacia las hojas Hojas no pueden transmitir hacia la raiz o entre ellas en la misma

conexión. Duplicación de celdas se lleva a cabo dentro de la red ATM a

través de los switches ATM, donde la conexión se divide en dos o más ramas.


ATM y la multidifusión (Multicasting)

AAL5 no soporta paquetes entrelazados por lo que no soporta la multidifusión.

Multidifusión VP VP multipunto enlaza todos los nodos en el grupo de multidifusión A cada uno se le da un valor de VCI (Virtual Channel Identifier)

único dentro del VP Servidor de Multidifusión

Todos los nodos establecen conexión punto a punto con un dispositivo externo.

Servidor se conecta con nodos que deseen recibir paquetes de multidifusión a trqavés de conexión punto a multipunto.

Conexión punto a multipunto sobrepuesta Todos los nodos establecen una conexión punto a multipunto con

todos los demás nodos del grupo


Calidad del servicio en ATM

Contrato de tráfico Especifica una envoltura que describe el flujo de datos que se

desea. Valores del ancho de banda pico, el ancho de banda sostenido y el

tamaño de la ráfaga

Forma de tráfico Uso de colas para limitar las ráfagas de datos, la tasa de datos

pico y suavizar los desfasamientos Dispositivos ATM son responsables de adherirse al contrato a

través de la forma del tráfico.

Políticas de tráfico Medir flujo de tráfico real y compararlo con la envoltura de tráfico

que se convino CLP (Cell-Loss Priority) Prioridad de pérdida de celdas


Parámetros de calidad de servicio en ATM


Señalización y establecimiento de conexiones ATM

Generalidades Cuando un dispositivo ATM quiere establecer una conexión

con otro dispositivo ATM, manda un paquete de solicitud de señalización al switch ATM que está conectado directamente.

Solicitud contiene dirección ATM del punto terminal de ATM deseado, así como cualquiera de los parámetros QoS

Varían según tipo de enlace ATM Señales de la interfase Usuario-Red (UNI)

Estándar especificación UNI 3.1 del foro de ATM Transporte conexión predeterminada VPI=0, VCI=5

Señales de la Interfase de Nodo de Red (NNI)

Negociación y ruteo de la solicitud de conexión


Método de un paso para señalización


Proceso de establecimiento conexiones ATM

1. Sistema terminal de origen envía solicitud de señalización para la conexión

2. Solicitud de conexión se propaga por la red3. Conexiones se establecen a través de la red4. Solicitud de conexión llega al destino final5. Se acepta o rechaza la solicitud de conexión

Negociación y ruteo de la solicitud de conexión Gobernado por protocolo de ruteo de ATM PNNI (Private

Network-Network Inteface) Ruteo direcciones con base en las direcciones de origen,

destino, tráfico y parametros QoS solicitados por el sistema terminal de origen


Mensajes usados para establecer y liberar conexiones ATM


Mensajes de Administración de la conexión ATM

1. Sistema terminal de origen envía mensaje de Establecimiento, el cual es direccionado al primer switch ATM (switch de ingreso) en la red.

2. Este switch de ingreso envía mensaje de Llamada en Proceso e invoca un protocolo de ruteo de ATM

3. La solicitud de señalización se propaga por la red4. El switch de egreso que está conectado al sistema terminal

de destino recibe el mensaje de Establecimiento.5. Switch de egreso envía el mensaje de Establecimiento

hacia el sistema terminal a través de su UNI.6. Sistema terminal de destino de ATM envía mensaje

Conectar si acepta la conexión.7. Mensaje Conectar atraviesa la red de regreso a lo largo de la

misma trayectoria hacia el sistema terminal de origen.8. Terminal de origen envía un mensaje de Confirmación de

Conexión de regreso al destino para confirmar la conexión.9. La Transferencia de datos puede comenzar.


Establecimiento (a) y liberación (b) de una conexión en una red ATM.


Emulación de LAN LANE


Emulación de LAN LANE

LANE es un estándar definido por el Foro de ATM Ofrece a las estaciones conectadas vía ATM las mismas

capacidades de las LAN tradicionales Ethernet y Token Ring LANE emula una LAN arriba de una red ATM LANE define mecanismos para la emulación de una red LAN

IEEE 802.3 Ethernet o una LAN IEEE 802.5 Token Ring. Los datos enviados a través de la red ATM se encapsulan en el

formato de paquete LAN MAC adecuado. Finalidad LANE no es emular el protocolo MAC real de la LAN

(CSMA/CD, token passing) LANE no requiere modificaciones en los protocolos de la capa

superior para operar en una red ATM. LANE presenta la misma interfase de servicios de los

protocolos MAC. No requiere ningún cambio en los manejadores de la capa de red.


Arquitectura de protocolos LANE


Arquitectura de protocolos LANE

Función básica del protocolo LAN es la resolución de direcciones MAC en direcciones ATM.

Resolver dichos mapeos para que sistemas terminales de LANE puedan establecer conexiones directas entre ellos y posteriormente enviar datos.

Se utiliza en dos tipos de equipos conectado a ATM Tarjetas de interfase de red ATM (NIC) Equipos de conectividad y conmutación LAN.

LAN física LAN virtual

Puertos en los switches LAN se asignarán a LANs virtuales independientemente de su localización física


Componentes de LANE

Una ELAN consta de clientes, servidores y varios nodos intermedios


Componentes de LANE

Generalidades Protocolo LANE define la operación de una sola LAN

emulada (ELAN) Una ELAN equivale a una LAN virtual VLAN. Pueden haber varias ELANs al mismo tiemo en una red

ATM. Una ELAN emula una Ethernet o una Token Ring


Componentes de LANE (continuación)

LEC (LAN Emulation client) Cliente de emulación de LAN Entidad en un sistema terminal Direccionamiento de datos Resolución de direcciones Registgro de direcciones MAC con el LES Intefase estándar de LAN para los protocolos de alto nivel en ls

LAN tradicionales. Un sistema terminal de ATM que se conecte a múltiples ELAN

tendrá un LEC por cada ELAN

LES (LAN Emulation Server) Servidor de Emulación LAN Ofrece punto de control central para que las LECs envíen

información de control y registro. Solo hay una LES por cada ELAN


Componentes de LANE (continuación)

BUS (Broadcast and Unknow Server) Servidor de difusión y desconocidos

Servidor de multidifusión (multicast) Dispersar el tráfico con direcciones destino desconocidas Direccionar tráfico de multidifusión y difusión (broadcast) a clientes

dentro de una ELAN particular. Cada LEC está asociado con un solo BUS por cada ELAN.

LECS (LAN Emulation Configuration Server) Servidor de configuración de la Emulación LAN

Conserva base de datos de las LECs y las ELANs a las que pertenecen.

Acepta solicitudes de las LEC y responde con el identificador ELAN adecuado

Dirección ATM del LES que da servicio a la ELAN apropiada.


Multiprotocolos sobre ATM (MPOA)


Multiprotocolos sobre ATM (MPOA)

Proporciona método de transmitir datos entre ELANs sin la necesidad de pasar continuamente por los routers.

Normalmente los datos pasan a través de por lo menos un router para ir de una ELAN a otra.

Dispositivos con MPOA habilitado solo las primeras pocas tramas pasan a través de los routers (Ruta preestablecida)

Luego de pasar estos tramas los dispositivos MPOA descubren la dirección NSAP del otros terminal y entonces construye una conexión directa (Corto circuito) para que las otras tramas pasen.

Las terminales que generan el tráfico Atm son llamadas MPC (Mulotiprotocol client) y puede ser una estación terminal Atm o un router.

Los routers inter-ELAN son llamados MPS Multiprotocol Server y asisten a los MPCs a descubrir el Corto circuito. Los MPS son siempre routers.


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