Redes de Telecomunicações Redes ATM

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1 Redes de Telecomunicações Redes João Pires Redes de Telecomunicações 193

2 O conceito O (Asynchronous Tranfer Mode) é uma técnica de transferência de informação assíncrona que surge em contraste com Synchronous Transfer Mode que serve de base ao SDH. O foi normalizado em 1988 como um meio de transferência de informação apropriado para o B-ISDN. O foi concebido para transportar diferentes tipos de tráfego (voz, vídeo, dados), com débitos que podem ir desde um E1 até STM- 16. Os diferentes tipos de tráfego tem diferentes tipo de exigências em termos de qualidade de serviço (perdas de pacotes, atraso extremo-aextremo). Contrariamente ao IP o tem possibilidade de proporcionar a diferentes ligações diferentes qualidades de serviço. João Pires Redes de Telecomunicações 194

3 Aplicações Antes do advento do MPLS (multi-protocol label switching) o era a única tecnologia de rede que permitia garantir qualidade de serviço por ligação. Aplicações Redes de núcleo dos ISP (Internet Service Providers) Rede de acesso no ADSL Redes APON ( passive optical networks) e GPON Rede UTRAN no UMTS Video p2p e p2m Nas redes UMTS o é usado na UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) para interligar os nós B (Base Station) aos RNC (Radio Network Controller) UTRAN na rede UMTS Nó B Nó B Interface Iub RNC UTRAN MSC João Pires Redes de Telecomunicações 195

4 TDM versus multiplexagem estatistica No TDM a informação transmitida por cada fonte tem de ocupar a posição que lhe está atribuída na trama. No caso da multiplexagem estatística cada fonte envia para o multiplexador toda a informação que tem para enviar sem esperar pelo seu slot. No caso do esta informação é estruturada em células TDM Voz V1 V2 V A área representa o tráfego em bits Dados D2 D1 D3 D5 D4 MUX V1 D1 V2 D2 D3 V3 D4 D5 Bit/s s Os hiatos 4 e 8 vão em branco porque não há informação de voz para transmitir, embora haja dados para transmitir Multiplexagem estatística () V1 V2 V3 D2 D5 D1 D3 D4 MUX V1 D1 V2 D2 D3 V3 D4 D5 Mais eficiente: Os hiatos não activos são usados para transmitir dados. João Pires Redes de Telecomunicações 196

5 Princípios do O (Asynchronous Transfer Mode) usa o modo de transferência assíncrono: as fontes de informação são mutuamente assíncronas e a informação é segmentada em células, as quais são enviadas pelas fontes em instantes independentes. O TDM usa o modo de transferência síncrono: as fontes de informação são sincronizadas, e enviam as suas unidades de informação em intervalos de tempo que lhes são previamente atribuídos. No a informação é estuturada em células com 53 octetos, sendo 48 octetos destinados ao campo de informação e 5 destinados ao cabeçalho. O estabelece connexões entre dois pontos extremos (tecnologia orientada para a conexão). As conexões designam-se por canais virtuais (VC, virtual channel) às quais é atribuído um idendificador VCI (virtual channel identifier). Os VC podem ser agregados formando um caminho virtual (VP, virtual path) também designado por conduta virtual. Cada VP é caracterizado por um identificador VPI (virtual path identifier). Conexão física VPI a VPI b VCI x VCI y VCI x VCI y João Pires Redes de Telecomunicações 197

6 Elementos de rede e interfaces (1) Equipamento de utilizador (CEQ, Customer Equipment): Equipamento capaz de comunicar com outro através de uma rede usando canais virtuais. Esse equipamento deve permitir aos seus utilizadores transmitir mensagens de voz, vídeo e dados. UNI User-Network Interface CEQ UNI é uma especificação técnica que permite que equipamento de utilizador comunique com o equipamento de rede UNI Os canais virtuais (VC, Virtual Channel) são estabelecidos e terminados numa base de chamada a chamada, como acontece na rede telefónica. Multiplexador : Permite que diferentes canais virtuais provenientes de diferentes utilizadores sejam agregados de modo a partilharem o mesmo meio de transmissão. A agregação é feita fazendo com que diferentes canais virtuais pertencentes a diferentes caminhos virtuais (VP, virtual path) partilhem um único caminho virtual. VPI=1, VCI=1 VPI a, VCI x NNI Network-Node Interface NNI: interface usada entre os nós da rede ou entre sub-redes UNI MUX NNI VPI=2, VCI=1 VPI=3, VCI=1 VPI=4, VCI=1,2 & 3 Multiplexador João Pires Redes de Telecomunicações 198

7 Elementos de rede (2) Comutador de cruzamento ( crossconnect): Permite reencaminhar os caminhos virtuais sem afectar os canais virtuais por eles transportados. VCI=1 VPI=1 VPI=4 VCI=3 VCI=2 VCI=3 VPI=2 VPI=5 VCI=4 VCI=5 VCI=4 VCI=5 VPI=3 VPI=6 VCI=6 VCI=1 VCI=6 Comutador de cruzamento Comutador ( switch): Permite não só reencaminhar os caminhos virtuais, mas também comutar os circuitos virtuais entre os diferentes caminhos virtuais. VCI=2 VCI=1 VCI=2 VPI=1 VPI=2 VPI=3 VCI=3 VCI=4 O comutador deve possuir a capacidade de processar e de transladar os VPI e VCI transportados nos cabeçalhos das células. João Pires Redes de Telecomunicações 199

8 Permuta de identificadores de ligação O estabelecimento de um canal virtual entre dois utilizadores normalmente consiste num caminho através de vários comutadores. Como cada ligação pertence ao caminho é caracterizada pelo seu identificador próprio (CI={VPI, VCI}) a função do comutador consiste em fazer a permuta de CIs (label swapping). B A VPI=10 VCI=55 VPI=20 VCI= Comutador 3 4 VPI=10 VCI=74 VPI=30 VCI= Tabela de encaminhamento 1 VPI, VCI Porto de entrada Porto de saída Comutador Note-se que os valores VPI/PCI só têm significado local, só são válidos para uma ligação. VPI=50 VCI= Comutador Os circuitos virtuais podem ser permanentes ou comutados. Os primeiros são estabelecidos pelo sistema de gestão e os segundos por sinalização. João Pires Redes de Telecomunicações 200 D VPI=70 VCI=66 C O caminho entre A e C é constituído pelos seguintes CIs: 10/55, 30/37 e 70/66. A ligação efectua-se através do porto de entrada 1 do comutador 1 e sai do porto 3 do mesmo comutador, entra em seguida no porto 2 do comutador 2 e sai no porto 3 do mesmo comutador.

9 Modelo de camadas (1) A rede é descrita em termos da camada de adaptação, da camada e da camada física. A camada física divide-se em sub-camada de suporte físico e sub-camada de convergência de transmissão. A camada de adaptação sub-divide-se em sub-camada de segmentação e agregação e subcamada de convergência. Camada de adaptação Sub-camada de convergência Sub-camada de segmentação Adapta as características dos serviços suportados às características do Segmentação e agregação da informação ou SAR (Segmention and Reassembly) Camada Controlo do fluxo de informação, geração e extracção do cabeçalho, translação do VPI/VCI da célula, multiplexagem/desmultiplexagem da célula Camada física Sub-camada de convergência Sub-camada de suporte físico Verificação/geração do HEC, delimitação da célula, adaptação à trama de transmissão geração e recuperação da trama Temporização de bit e meio físico João Pires Redes de Telecomunicações 201

10 Modelo de camadas (2) Cada camada (com excepção da física) tem um conjunto de octetos que são usados como cabeçalho da camada (cabeçalho de PDU). Estes octetos são adicionados sempre que a camada é introduzida e removidos sempre que esta é terminada. CEQ Comutador CEQ Camada física Camada Camada física Camada Camada de Adaptação Inserção de cabeçalhos de PDU (Protocol Data Unit) Serviços Camadas: Adaptação Física Adaptação -PDU -PDU Equipamento terminal Comutador Equipamento terminal João Pires Redes de Telecomunicações 202

11 Estrutura do cabeçalho da célula A estrutura do cabeçalho é diferente conforme o fluxo de dados é transmitido entre um utilizador e a rede através de uma interface UNI, ou entre dois elementos de rede através de uma interface NNI bit bit GFC VPI 1 VPI 1 UNI VPI VCI VCI PT VCI CLP Octeto NNI VPI VCI VCI PT VCI CLP Octeto HEC 5 HEC 5 O controlo de fluxo genérico ou GFC (Generic Flow Control) permite controlar o fluxo de dados enviados pelo equipamento do utilizador para a rede. O conjunto VPI (virtual path identifier) e VCI (virtual channel identifier) constituem a informação de endereçamento da célula. O tipo de capacidade útil (PT, payload type) especifica se o campo de informação transporta informação dos clientes ou de gestão. O campo de prioridade de perda de células (CLP, Cell Loss Priority), permite definir dois níveis de prioridade: CLP=0 prioridade alta; CLP=1 prioridade baixa. O campo HEC (Header Error Control) permite detectar e corrigir erros nos primeiros 4 octetos do cabeçalho e permite realizar o enquadramento da célula. João Pires Redes de Telecomunicações 203

12 Função da camada Multiplexagem/desmultiplexagem de células: células pertencentes a diferentes caminhos virtuais ou diferentes canais virtuais são multiplexadadas/ desmultiplexadas no/do mesmo fluxo de células. Translação do VPI/VCI das células: a função de encaminhamento consiste em mapear o VPI/VCI de uma célula recebida numa via de entrada (por exemplo de um comutador) num novo VPI/VCI e numa via de saída usando uma tabela de encaminhamento presente no comutador. Geração/extracção do cabeçalho: O cabeçalho é inserido (extraído) quando a célula é recebida (enviada) da (para) camada de adaptação. Controlo do fluxo genérico: Esta função é usada para controlar o tráfego na UNI. Permite resolver conflitos entre utilizadores que acedem à mesma UNI, garantindo que cada utilizador só usa a largura de banda que lhe está disponível. Para garantir essa exigência pode ser necessário aniquilar células não prioritárias. João Pires Redes de Telecomunicações 204

13 Camada física A nível da sub-camada de suporte físico o ITU-T especificou duas interfaces UNI operando ao débito binário de Mbit/s e de Mbit/s. A primeira interface pode ser óptica ou eléctrica, enquanto a segunda é óptica. Para transportar as células são especificadas duas estruturas de suporte físico: estrutura baseada na SDH e a estrutura baseada em células. Na solução SDH o fluxo de células é mapeado num VC-4 ou num VC-4-4c. VC-4 J1 B3 C2 G1 F2 H4 F3 K3 N1 C-4 O C-4 suporta um débito de Mb/s. Para adaptar o fluxo a este débito são inseridas células inactivas sempre que é necessário. Estas são caracterizadas por VPI=VCI=0, CLP=1 e PT=0. No processo inverso estas células são ignoradas. O C-4 é constituído por 2340 octetos que não é um número divisível por 53. Assim se as células se dispuserem como na figura há uma célula que se inícia no presente contentor e termina no seguinte.o início das células é indicado no octeto H4 do cabeçalho de caminho. Este octeto indica o número de octetos que vão desde H4 até ao primeiro octeto da primeira célula a seguir a H4. O valor máximo é de 52. Célula x x Indicador da célula H C2 A definição dos limites das células é feita usando a informação do H4 ou uma técnica baseada no campo HEC João Pires Redes de Telecomunicações 205

14 sobre SDH Algums das funcões de OAM (operação, adiministração & manutenção) como por exemplo transmitir os alarmes AIS,RFI, REI e monitorização de erros são realizadas pela SDH. DXC Rede de DXC : Comutador DXC : Comutador de cruzamento ADM ADM ADM 2.5 Gbit/s ADM ADM DXC ADM Rede de Transporte SDH Mbit/s TM ADM DXC: crossconnect SDH TM: multiplexer terminal SDH ADM: multiplexer de inserção/extracção As células OAM também são usadas para funções de gestão de falhas (transmissão de alarmes AIS e RDI) e monitorização de desempenho usando um BIP-16. Este BIP é aplicado a blocos com 128, 256, 512 ou 1024 células. João Pires Redes de Telecomunicações 206

15 Suporte físico usando células Na transmissão baseada em células, o fluxo de células é transmitido numa via de transmissão sem usar qualquer trama exterior. Para uma interface de Mbit/s depois da transmissão de 26 células contíguas geradas pela camada é inserida uma célula inactiva pela camada física Célula da camada Célula inactiva ou OAM 1/27 da capacidade total ( Mb/s) é usada para transmitir células inactivas ou células para funcões OAM. Esta capacidade não usada é equivalente à capacidade usada no STM-1 para o cabeçalho de secção, ponteiro e cabeçalho de caminho. As células OAM são usadas para funções de manutenção (transmissão de alarmes) e monitorização de erros e são identificadas por uma padrão definido no cabeçalho. Célula inactiva Célula OAM da camada física (F1) Célula OAM da camada física (F3) VPI=0, VCI=0, PT=000, CLP=1 VPI=0, VCI=0, PT=001, CLP=1 VPI=0, VCI=0, PT=100, CLP=1 Equivalente ao cabeçalho de secção de regeneração Equivalente ao cabeçalho de caminho SDH João Pires Redes de Telecomunicações 207

16 Sub-camada de convergência de transmissão As principais funcões são as seguintes: Geração/recuperação da trama de transmissão & adaptação da trama de transmissão Desacoplamento do débito das células Estas funções correspondem em alocar o fluxo de células numa estrutura apropriada para transmissão (baseada no SDH ou na célula). Consiste em inserir (remover) na transmissão (recepção) células inactivas quando não há células provenientes da camada disponíveis, de modo a que o débito do fluxo de células na camada física se mantenha contante. Geração e verificação do campo HEC Consiste em proteger a informação transmitida no cabeçalho das células usando o campo HEC. Este campo permite corrigir um bit errado e detectar até quatro bits errados. É baseado no controlo de redundância cíclica com o polinómio gerador x 8 +x 2 +x+1. O resto da operação é transmitido no campo HEC. Modo de procura δ HEC incorrectos consecutivos Delimitação de células Modo de sincronismo HEC correcto HEC incorrecto Modo de presincronismo δ HEC correctos consecutivos A delimitação das células consistem em identificaas fronteiras das células no fluxo de bits constituído pela sequência das células transmitidas. A delimitação é feita com base no campo HEC. A ideia é encontrar 40 bits cuja divisão pelo polinómio gerador x 8 +x 2 +x+1 dê o resto transmitido no campo HEC. Diagrama de alinhamento de células do receptor: No modo de procura é realizada uma procura bit a bit até identificar o cabeçalho. Depois de identificado passa ao modo de presincronismo. Neste modo faz-se uma procura célula a célula. Depois de identificar δ cabeçalhos passa ao modo de sincronismo. João Pires Redes de Telecomunicações 208

17 Camada de adaptação É usada para adaptar as características da informação fornecida pelos utilizadores às características da rede. A camada de adaptação pode proporcinar diferentes classes de serviços. Os principais parâmetros usados para diferenciar as classes são a necessidade de uma relação de temporização entre a fonte e o destinatário, o tipo de débito da fonte (constante ou variável) e o tipo de conexão de suporte ao serviço (orientado para a conexão ou orientado sem conexão). Classe A Classe B Classe C Classe D Relação de temporização Débito Binário Modo de Conexão Constante Requerido Orientado para a conexão Variável Não requerido Orientado s/ conexão O transporte de um sinal de voz a 64 kb/s é um serviço de classe A, o transporte de vídeo codificado com débito variável é um serviço de classe B, a transmissão de dados em modo orientado para a conexão (X.25, frame-relay) é um serviço de classe C e a transmissão de dados em modo orientado sem conexão ( IP) é um serviço de classe D. João Pires Redes de Telecomunicações 209

18 Protocolos AAL Tradicionalmente havia quatro tipos de protocolos AAL ( Adaptation Layer). Os protocolos AAL-1, AAL-2, AAL-3 e AAL-4, respectivamente para os serviços de classe A,B,C e D. Mais tarde os protocolos AAL-3 e AAL-4 foram fundidos no AAL-3/4 e foi normalizado o protocolo AAL-5. A informação associada a cada um destes protocolos consome alguns octetos do campo de informação da célula (cabeçalho da PDU-SAR). A única excepção é o AAL5 que não introduz nenhuma cabeçalho de sub-camada SAR. Suporte físico Mbit/s Convergência de transmissão Cabeçalho SDH Cabeçalho da célula Campo de informação do VC Mbit/s Campo de informação da célula (48 octetos) SAR: Segmention and Reassembly AAL Mbit/s AAL-1 AAL-3/4 1 octeto 5 octetos Cabeçalho de PDU Cabeçalho de PDU Campo de informação do PDU-SAR (47 octetos) Mbit/s Campo de informação do PDU-SAR (44 octetos) 2 octeto 2 octeto Mbit/s Cabeçalho de PDU João Pires Redes de Telecomunicações 210

19 Formato AAL5 O protocolo AAL5 é usado para suportar tráfego IP. Permite transferir unidades de dados de comprimento variável até um máximo de octetos. Para aumentar a eficiência de transmissão insere-se um cabeçalho mínimo antes da operação de segmentação e agregação. A sub-camada de convergência introduz em cada unidade um cabeçalho com oito octetos. Entre estes encontram-se os campos que indicam o comprimento do bloco e um código CRC. Esta sub-camada introduz ainda em cada unidade um certo número de octetos sem informação (enchimento) (0-47) de modo que o número de octetos da PDU- SC resultante seja múltiplo de 48. A sub-camada SAR não introduz nenhum cabeçalho. Esta sub-camada só usa um dos bits do campo PTI (terceiro) do cabeçalho da célula. Este bit é feito igual a 1 se a célula transporta os 48 octetos correspondentes à ultima parte da PDU-CS e igual a zero nos outros casos. 1 a a 47 8 Octetos PDU-CS Dados do utilizador PAD Cabeçalho Cabeçalho da célula PT 48 octetos PT 48 octetos PT 48 octetos PTI=xx0 PTI=xx0 PTI=xx1 João Pires Redes de Telecomunicações 211

20 Ligações virtuais comutadas CEQ B Rede (Plano do utilizador) CEQ E CEQ F CEQ A sinalização CEQ D UNI UNI OA DM CP CP UNI:user network interface CP: call processor CP AD M2 Plano de Controlo CP : comutador Ligação virtual comutada Rede As ligações virtuais semipermanentes são estabelecidas sobre o controlo do sistema de gestão João Pires Redes de Telecomunicações 212

21 Estabelecimento de chamadas 1) O CEQ chamante inicia o processo enviando uma mensagem SETUP para o comutador associado. 2) No caso do comutador conseguir acomodar a ligação este começa por calcular a rota para o destinatário. Essa rota é para ser seguida pela sinalização e pelo tráfego real, caso a ligação seja estabelecida. 3) O comutador envia uma mensagem de SETUP para o comutador seguinte. No caso deste conseguir acomodar a nova ligação repete-se o processo, até que a mensagem SETUP chegue ao CEQ terminal. 4) Se o CEQ terminal estiver disponível este responde com uma mensagem C CONNECT, a que deverá chegar ao CEQ chamante. CEQ A CEQ F No caso de não ser possível acomodar a ligação SETUP Call Proceeding SETUP SETUP SETUP CONNECT CONNECT CONNECT CONNECT João Pires Redes de Telecomunicações 213

22 Parâmetros de caracterização de tráfego Peak Cell Rate (PCR): Débito máximo, expresso em células por segundo, submetido por uma fonte para a rede. Sustained Cell Rate (SCR): Valor máximo dos diferentes valores médios das taxas de células calculadas em intervalos de tempo T reduzidos. Se uma fonte transmite durante o período de tempo D de 20 minutos e o valor de T é igual a 1 segundo, então no intervalo de tempo D são efectuadas 1200 médias. O valor máximo dessas médias é o SCR. Note-se que Taxa média da célula SCR PCR Burstiness: Uma fonte é bursty quando transmite durante um certo tempo e depois fica inactiva durante um intervalo longo. Pode afectar seriamente as perdas de células num comutador. Fonte Bursty activa inactiva tempo Razão de perdas de células Burstiness João Pires Redes de Telecomunicações 214

23 Tipos de fontes As fontes são classificadas em fontes de débito constante ou CBR (constant bit rate) e fontes de débito variável ou VBR (variable bit rate). As fontes CBR geram o mesmo número de bits por unidade de tempo. Ex: emulação de circuitos E1 ou T1, voz não codificada (64 kb/s), e vídeo não codificado. Admita-se que um fonte CBR tem um PCR de 200 células/s e que a ligação sobre a qual essa informação é transmitida suporta um débito de 600 células/s. Nesta situação em cada três slots, só um é que transmite uma célula. As fontes VBR geram tráfego a um ritmo variável em função do tempo. Ex: vídeo codificado, IP sobre, etc. Podem ser modeladas por um processo on/off. ACR (Average cell rate) on off tempo PCRx valor médio do perído ON valor médio do ON+ valor médio OFF Um parâmetro importante das fontes VBR é o MBS (maximum burst size): máximo número de células submetidas pela fonte ao PCR. Burstiness b = valor médio do período ON valor médio do ON+ valor médio OFF João Pires Redes de Telecomunicações 215

24 Parâmetros de qualidade de serviço (QoS) CLR (cell loss rate): é o quociente entre o número de células perdidas e o número total de células transmitidas. Tem sido usado extensivamente para dimensionar comutadores e algoritmos de controlo de admissão. CTD (cell transfer delay ): tempo que leva a fazer uma transferência extremo-a-extremo (entre o dispositivo transmissor e o dispositivo receptor da célula. Inclui uma componente fixa e uma componente variável. CEQ A T inter T intra T inter T intra T inter T inter CTD= 4 T inter +3 T intra T intra T inter inclui o atraso de propagação inter-nó (fixo) T intra inclui o atraso de processamento no nó (queueing (variável), comutação (fixo), encaminhamento (fixo?), etc) Jitter: descreve a variabilidade dos espaçamentos inter-célula na recepção. Limitativo na transmissão de voz e de vídeo. CEQ F PDF Peak-to-peak cell delay variation PDF da componente variável do CTD CTD fixo CTD máximo (99 ésimo percentil) 1% da área João Pires Redes de Telecomunicações 216

25 Categorias de serviço em redes CBR (constant bit rate). Débito constante especificado por PCR e garantia de QoS (CLR, CTD máximo e peak-to-peak cell delay variation). Aplicações em tempo real como emulação de circuitos e vídeo a pedido. RT-VBR (Real-time variable bit rate): Débito variável com garantia de relação temporal. Os parâmetros especificadores do tráfego são PCR, SCR e MBS e os da QoS são CLR CTD máximo e peak-to-peak cell delay variation. Aplicações em tempo real como vídeo e voz comprimida. NRT-VBR (non-real-time variable bit rate): Débito variável e sem relação temporal. Especifica para o tráfego PCR, SCR e MBS. Para a qualidade de serviço especifica CLR. Aplicações sem ser em tempo real como transferência de dados críticos, interligação de LANs, etc. UBR (Unspecified bit rate): melhor esforço da rede sem garantia de qualquer qualidade de serviço. Aplicações como IP e interligação de LANs. ABR(Available Bit Rate): O débito é variável de acordo com os recursos da rede (nível de congestão). É especificado o PCR e o minimum cell rate. Também pode ser especificado um valor para CLR. Aplicações sem tempo real como IP, ou interligação de LANs. João Pires Redes de Telecomunicações 217

26 Controlo de congestão O controlo de congestão permite ao operador de rede maximizar o tráfego transportado sem afectar a qualidade de serviço (QoS, quality of service) dos outros utilizadores. O controlo de congestão pode ser preventivo ou reactivo. O controlo preventivo procura evitar que a congestão ocorra. Para isso usa o controlo de admissão de chamadas ou CAC (call admission control) e o cumprimento do débito negociado ou BE (bandwidth enforcement). O CAC determina se a conexão é ou não aceite. Quando aceite a função BE assegura que a fonte transmite dentro dos parâmetros negociados. No controlo reactivo a rede usa mensagens de retroacção (feedback) de modo a controlar a quantidade de tráfego transmitida pelas fontes. João Pires Redes de Telecomunicações 218

27 Controlo de admissão Os algoritmos de controlo de admissão ( CAC) podem usar uma alocação de banda não estatística e uma alocação estatística. Os algoritmos de alocação de banda não estatística são usadas no estabelecimento de ligações que requerem um serviço CBR. O algoritmo CAC é implementado de modo que a decisão de aceitar ou rejeitar um pedido de ligação é baseada no facto do o débito de pico da ligação ser inferior ou superior à banda disponível na via de saída do comutador em consideração. Comutador Via de saída 1 N Matriz de Comutação Buffer na saída Ligações existentes Nova ligação Admita-se que existe um pedido de uma nova ligação com um débito de pico de 1 Mb/s para o porto de saída assinalado. Essa nova ligação só é aceite se a via de saída tiver uma capacidade disponível mínima de 1 Mb/s. Nos algoritmos de alocação estatística a banda alocada na via de saída em resposta a um pedido é inferior ao débito de pico da fonte. João Pires Redes de Telecomunicações 219

28 Alocação estatística No caso em que é usada alocação estatística para todas as ligações de uma via, a soma dos débitos de todas as ligações pode exceder a capacidade da via. Muitos dos algoritmos CAC usados neste caso são baseados no CLR. Uma nova ligação é aceite se for possível que o comutador consiga garantir o CLR (cell loss ratio) requerido sem afectar o valor do CLR das ligações existentes A implementação desses algoritmos é baseada no conceito de largura de banda equivalente. Também foram propostos algoritmos baseados no atraso de transferência de células ou CTD. A decisão de aceitar um rejeitar uma ligação é baseada num majorante calculado para o atraso extremo-a-extremo da célula. João Pires Redes de Telecomunicações 220

29 Largura de banda equivalente Considere-se uma fila com capacidade finita que é servida a um ritmo μ. Fonte com débito binário de pico R CLR Fila com capacidade K μ Se μ =R não há acumulação de células fila. Se μ <R a fila pode encher e originar perdas de células (CLR) O largura de banda equivalente da fila é definida como o ritmo μ, ao qual a fila é servida de modo a originar uma cell loss ratio de ε. Situa-se entre o débito binário de pico e o débito médio da fonte. A banda equivalente é dada por e ( a 1) + ( a 1) B e = 2a 2 + 4ba R R : débito binário de pico da fonte, b: fracção do tempo que a fonte está activa (burstiness) r: duração média do período on K: dimensão da fila expressa em bits ε: CLR r( 1 b) Rln( ε ) a = K João Pires Redes de Telecomunicações 221

30 Banda equivalente em alocação estatística A banda equivalente em alocação estatística é usada de modo similar ao débito binário de pico na alocação não estatística. Ex: 25 Mb/s 1º Pedido: ligação com B e = 5 Mb/s aceite 2º Pedido: ligação com B e = 10 Mb/s aceite 3º Pedido: ligação com B e > 10 Mb/s rejeitada A simples adição de bandas equivalente pode levar a uma sub-utilização da banda total da via. É preferível fazer o cálculo da largura de banda equivalente das N ligações. Largura de banda equivalente de N ligações C N = min ρ + σ 2ln( ε ) ln 2π, B e, i e σ = N i= 1 i= 1 b ( R i i b ) i ρ indica o débito binário médio de todas as fontes (ρ=r.b) e σ é o desvio padrão dos débitos binários de todas as fontes e B e,i é a banda equivalente da fonte i. Seja R=10 Mb/s, ρ=1 Mb/s. Uma via de saída de um comutador com 150 Mb/s, suporta 15 ligações se o critério de alocação for o débito de pico e 150 se o critério for o débito médio. Este dois valores podem ser visto como um minorante e um majorante para o número obtido com a banda equivalente. Número máximo de ligações admitidas Dimensão do buffer (K) ε=10-6 João Pires Redes de Telecomunicações 222

31 Bandwidth enforcement A função bandwidth enforcement assegura que o tráfego gerado pela fonte cumpre as regras estabelecidas no contracto de tráfego. O teste dessas regras é realizada na interface UNI e envolve o policiamento do peak cell rate e do sustained cell rate, usando o algoritmo generic cell rate (GCR). O policiamento de cada fonte é importante, pois qualquer fonte que viole o seu contracto poderá afectar a QoS das outras ligações existentes. O algoritmo GCR pode usar por exemplo como mecanismo de policiamento leaky bucket. Este é implementado usando um um buffer com capacidade K e um algoritmo que assegura que o fluxo de células na saída é regulado. Leaky bucket Fluxo de células não regulado. Célula deitada fora Fluxo de células regulado João Pires Redes de Telecomunicações 223