Voz sobre ATM. Prof. José Marcos C. Brito

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1 Voz sobre ATM Prof. José Marcos C. Brito 1

2 Camada de adaptação Voz não comprimida (CBR) AAL 1 Voz comprimida (VBR) AAL 2 Para transmissão de voz sobre a rede ATM podemos utilizar a camada de adaptação AAL 1 para sinais não comprimidos com taxa de bit constante (CBR), como os sinais PCM, e as camadas AAL 2 e AAL 5 para sinais comprimidos com taxa de bit variável (VBR). Deve-se ressaltar que a camada AAL 2 é designada para o transporte de tráfego VBR em tempo real, enquanto a camada AAL 5 é designada para o transporte de tráfego VBR não-tempo real, não sendo portanto a indicada para o tráfego de sinais de voz. 2

3 Emulação de Circuitos modelo de referência Equipamento CBR ATM CES IWF ATM ATM CES IWF Equipamento CBR Interface de serviço CBR Interface de acesso ATM Interface de serviço CBR CES = Circuit Emulation Service IWF = Interworking Function O procedimento pelo qual as informações provenientes de uma rede com comutação de circuito são transportadas em uma rede ATM, sem variações significativas de atraso, é chamado de emulação de circuito. Em outras 3

4 Emulação de Circuitos modos de operação Modo não-estruturado Sinais E1/DS1, E3/DS3 Não reconhece a estrutura de quadro do sinal a ser transportado Operação semelhante a uma linha digital dedicada Modo estruturado Sinais E1/DS1 A estrutura do quadro, p.ex os slots do quadro E1, é reconhecida e mapeada para a rede ATM A emulação de circuitos possui dois modos de operação: estruturado e nãoestruturado. No modo estruturado a rede ATM reconhece a estrutura do quadro, como por exemplo os time-slots de uma quadro E1. No modo nãoestruturado a rede simplesmente transmite o fluxo de bits pela rede, como em uma linha dedicada, sem observar a estrutura do quadro. Em ambos os casos utiliza-se a camada de adaptação AAL-1. Os seguintes serviços CBR são cobertos, segundo ATM-Forum: - Serviço DS1/E1 e J2 estruturado (N x 64 kbps fracional) - Serviço DS1/E1, DS3/E3 e J2 não-estruturado 4

5 Modo estruturado Provê serviço para emular N x 64 kbps ponto-a-ponto, com 1 N 31 para E1 Os canais de 64 kbps, individualmente ou agrupados, são mapeados em VCCs. Pode incluir mapeamento de sinalização ou não. 5

6 Formato do quadro E1 Multiquadro = 2 ms Quadro par (125 us) Quadro ímpar (125 us) R x y x x R 1 A n n n n n a b c d a b c d Palavra de alinhamento de quadro (quadros pares) Palavra de alinhamento de multiquadro (somente quadro 0) Palavra de alinhamento de quadro (quadros ímpares) Canal 13 Canal 29 A figura mostra a estrutura de quadro E1. Um quadro é dividido em 32 slots, totalizando 125 us. Os quadros são organizados em multiquadros, com 16 quadros formando um multiquadro em 2 ms. O slot zero de cada quadro é utilizado para alinhamento de quadro: o bit R é reservado para uso internacional e os bits n são reservados para uso nacional; o bit A é para indicação de alarme remoto. O slot 16 do quadro 0 de cada multiquadro é utilizado para alinhamento de multiquadro: os bits x são reservados para uso nacional e o bit y é utilizado para alarme de sincronismo de multiquadro. O slot 16 de todos os quadros (com exceção do quadro 0) é utilizado para sinalização. Em cada quadro, o slot 16 transporta sinalização associada a dois dos 30 canais que transportam voz (1 a 15 e 17 a 31). O slot 16 do quadro 1 transporta sinalização dos canais 1 e 17; o slot 16 do quadro 2 transporta sinalização dos canais 2 e 18 e assim sucessivamente até o slot 16 do quadro 15 que transporta sinalização dos canais 15 e 31. 6

7 Taxonomia do serviço Nx64 N x 64 kbps DS1 E1 J2 Lógico Básico C/ CAS Básico C/ CAS Básico C/ CAS Básico C/ CAS CAS = Channel Associated Signaling 7

8 Visão do serviço em camadas Função de mapeamento AAL1 AAL1 ATM Físico AAL1 Físico Interface ATM (um ou mais VCCs) Interface de serviço CBR O serviço N x 64 pode ser configurado para utilizar somente uma fração dos timeslots disponíveis na Interface de Serviço, permitindo que vários circuitos emulados independentes compartilhem uma Inteface de Serviço. A capacidade de permitir que várias entidades AAL1 compartilhem uma interface de serviço, onde cada entidade AAL1 é associada com um VCC (Virtual Channel Connection) diferente, permite a emulação funcional de um Crossconnect E1. 8

9 Exemplo 1 PBX CES IWF CES IWF PBX Link E1 com 10 canais de 64 kbps CES IWF ATM CES IWF Central Link E1 com 20 canais de 64 kbps VCC transportando 10 canais de 64 kbps No exemplo dois dispositivos PBX se conectam a uma central telefônica através de uma rede ATM. Cada PBX transmite 10 canais de 64 kbps através de um VCC. Os 20 canais são agrupados e compartilham a mesma interface física conectada à central telefônica. 9

10 Exemplo 2 Dispositivo de usuário 1 Dispositivo de usuário 3 MUX E1 IWF VCC IWF E1 MUX Dispositivo de usuário 2 Dispositivo de usuário 4 ATM Neste exemplo dois pares de dispositivos de usuário (CBR) se conectam. Os sinais provenientes de cada dispositivo são agrupados através de um MUX TDM formando um feixe E1 (total ou parcialmente utilizado), que é entregue ao IWF. O IWF irá mapear os canais provenientes do dispositivo 1 para um VCC, destinado ao dispositivo 2, e os canais provenientes do dispositivo 3 para outro VCC, destinado ao dispositivo 4. Os sinais são transportados pela rede ATM (através dos dois VCCs) e entregues ao IWF, que os enviará ao MUX, que finalmente irá separar os canais e enviá-los aos dispositivos de destino. 10

11 Alocação de timeslots - 1 Quadro N+2 Quadro N+1 Quadro N bytes Problema: para completar a célula devemos esperar 47 amostras. Existe um tradeoff entre eficiência e latência PAD, eventualmente necessário Os canais pertencentes a um grupo de N x 64 kbps são alocados a um VCC; os timeslots alocados ao canal virtual não precisam ser contíguos. Embora as alocações de timeslot na entrada e saída possam ser distintas, o IWF deve entregar os octetos na saída na mesma ordem em que eles foram recebidos na entrada (a sequência temporal deve ser mantida). O serviço N x 64 kbps deve manter a estrutura de quadro de 8 khz. Ou seja, canais do mesmo grupo presentes em um quadro devem estar presentes no destino num mesmo quadro e na mesma ordem. Por exemplo, dado um circuito emulado com 2 x 64 kbps, dois octetos enviados para o IWF de entrada em um quadro devem ser entregues pelo IWF de saída em um mesmo quadro, na mesma ordem, mas não necessariamente na mesma posição. A figura ilustra a emulação de um único circuito de 64 kbps. Neste caso, o tempo necessário para completar a célula é equivalente a 47 amostras, e pode comprometer a qualidade de serviço. A alternativa é enviar as células parcialmente carregadas, completando os 47 bytes com bytes de PAD, com consequente perda de eficiência. Neste caso, o número de bytes de dados que serão enviados a cada célula deve ser estabelecido quando o circuito virtual é criado (por configuração para PVC e por sinalização UNI para SVC). 11

12 Alocação de timeslots - 2 Quadro N+2 Quadro N+1 Quadro N O PAD pode ser necessário para diminuir a latência 47 bytes Neste exemplo 3 canais de 64 kbps são transportados em um VCC. Note que os canais não são contíguos. O PAD pode mais uma vez ser necessário, para minimizar os atrasos. Como já foi dito antes, o serviço estruturado permite a emulação de N x 64 kbps através de um VCC, com N variando, para emulação de E1, de 1 a 31. O timeslot 0 do quadro E1 é utilizado como delimitador de quadro e não precisa ser transmitido pela rede ATM, podendo ser gerado pelo IWF de saída no momento de enviar o quadro E1 para o destino. 12

13 Modo estruturado básico Formação de bloco Ponteiro da AAL1 Octeto do primeiro time slot no quadro corrente Octeto do segundo time slot no quadro corrente Octeto do terceiro time slot no quadro corrente Bloco com três octetos Exemplo de formação de bloco com N = 3 No serviço básico a informação de sinalização (time slot 16 de cada quadro) não é transportada. Um bloco de tamanho fixo é criado agrupando-se N octetos (do serviço N x 64 kbps). O payload da célula é composto por blocos consecutivos de N octetos. O apontador da AAL 1 é utilizado para indicar a posição do primeiro bloco à frente (que pode estar na mesma célula que o apontador ou na célula seguinte). 13

14 Modo estruturado básico Exemplo Header C P Célula ATM A figura ilustra a transmissão de quatro canais de 64 kbps por um VCC. Os blocos de quatro slots são agrupados e constituem o payload. O pointer da camada AAL 1 indica a ocorrência do primeiro bloco de quatro octetos dentro da célula. 14

15 Modo estruturado com transporte de sinalização AAL1 Pointer Primeiro timeslot Segundo timeslot Terceiro timeslot Primeiro timeslot Segundo timeslot Terceiro timeslot Primeiro quadro do multiquadro Segundo quadro do multiquadro Sinalização do 1o timeslot Sinalização do 3o timeslot Primeiro timeslot Segundo timeslot Terceiro timeslot ABCD ABCD ABCD PAD = 0000 Último quadro do multiquadro Sinalização do 2o timeslot Para transportar circuitos emulados com sinalização (CAS - Channel Associated Signaling), utiliza-se um formato especial para a estrutura da AAL 1, onde o bloco é dividido em duas seções, a primeira transportando o payload N x 64 kbps, e a segunda transportando os bits de sinalização associados com o payload. No modo CAS a parte de payload da estrutura tem o comprimento suficiente para transportar todos os slots de um multiquadro, N vezes 16 octetos para o transporte de canais E1. O primeiro octeto da estrutura é o primeiro slot a ser transportado do primeiro quadro do multiquadro. A segunda parte da estrutura da AAL1, chamada de substrutura de sinalização, contém os bits de sinalização (ABCD) associados aos canais transportados. Se N é ímpar, o último octeto da estrutura só conterá 4 bits de sinalização, e será completado com 4 bits de PAD iguais a zero. O apontador da AAL1 é utilizado para indicar o primeiro octeto da substrutura do Payload. A figura ilustra o transporte de 3 canais de 64 kbps no modo estruturado com sinalização. 15

16 Modo não-estruturado Concebido para emular um circuito E1 (ou DS1 ou J2) ponto-a-ponto com serviço CBR O serviço é definido como um canal limpo capaz de transmitir qualquer fluxo de dados de kbps (para E1) A estrutura do quadro não é reconhecida nem utilizada. Todos os bits do fluxo são mapeados pelo IWF para a ALL1 e transmitidos. 16

17 Visão do serviço em camadas Função de mapeamento AAL1 ATM Físico Físico Interface ATM (um VCC) Interface de serviço CBR 17

18 Emulação de E1 não-estruturado Quadro E1-32 x 8 = 256 bits bits 376 bits = 47 bytes 48 bytes 5 Célula ATM A figura ilustra a transmissão de um E1 não estruturado. O cabeçalho da AAL1 possui um único byte. Os 47 bytes restantes para o payload são completados por bits provenientes do feixe E1. Todos os bits do feixe são transmitidos, sem distinção. 18

19 Métodos de recuperação de relógio Synchronous Residual TimeStamp - SRTS Exige relógio de referência comum entre origem e destino Possui melhor desempenho Método adaptativo Mais simples 19

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