Estrutura do Trabalho. Conceito Histórico Características Básicas Modo de Operação Integração com outras Tecnologias Tendências para o Futuro

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1 Redes ATM

2 Estrutura do Trabalho Conceito Histórico Características Básicas Modo de Operação Integração com outras Tecnologias Tendências para o Futuro

3 Conceito O Modo de Transferência Assíncrono(ATM) é uma tecnologia desenvolvida para transportar diversos tipos de dados, como voz e vídeo, em ambientes locais ou remotos, provendo uma plataforma única de comunicação tanto para usuários finais quanto para provedores de serviços, com garantia de qualidade e pequenos atrasos

4 Histórico Transporte específico de informações Tecnologia analógica Redes de Comunicação Comutação de Pacotes Interligação de Redes Tecnologia Digital Redes Digitais de Serviços Integrados de Faixa Estreita (RDSI-FE) Redes Digitais de Serviços Integrados de Faixa Larga

5 Aplicações Banda Larga Serviços Conversacionais Serviços de Recuperação Serviços de Mensagens Serviços de Distribuição

6 Tipos de Tráfegos Tráfego Contínuo com Taxa de Transmissão Tráfego em Rajadas Tráfego Contínuo com Taxa Variável

7 Características das Mídias TIPO DE MÍDIA TRÁFEGO RETARDO MÁXIMO DE TRANSFERÊNCIA VARIAÇÃO ESTATÍSTICA DO RETARDO Texto Rajado Não é problema. Não é problema. Imagem Rajado Não é problema. Não é Gráfica problema. Áudio Vídeo Contínuo com taxa constante. Contínuo com taxa constante Deve ser tratado em aplicações de comunicação interativa em tempo real. Possui grande importância. Deve ser compensada. Deve ser compensada. TOLERÂNCIA DE ERROS Não deve existir. Formato Matricial pode existir Formato Vetorial não deve existir Pode existir, sendo classificadas como alta. Pode existir, sendo classificadas como alta.

8 Categoria de Serviços Inúmeras tentativas até determinar com alguma precisão quais serviços oferecer Necessidade de otimizar os comutadores e as placas adaptadoras para algumas ou todas as categorias

9 Classes de Serviços CLASSE CBR RT-VBR NRT-VBR ABR UBR DESCRIÇÃO Constant bit rate Variable bit rate: real time Variable bir rate: non-real-time Available bit rate Unspecified rate

10 Classe CBR Emula um fio de cobre ou uma fibra ótica Não há qualquer verificação, controle de fluxo ou outro processamento Essencial para os sistemas que utilizam transmissão de bits síncronos com taxa constante Pode ser usada em outros fluxos de áudio e vídeo interativos

11 Classe RT-VBR Usada em serviços taxa de bit variáveis e extrema necessidade de tempo real Fundamental que não se introduza nenhuma alteração no padrão de chegada da célula Tolera célula ou bit perdido ocasionalmente, ignorando-os

12 Classe NRT-VBR Basicamente possui as mesmas características da RT-VBR, com a diferença de que não trabalha com aplicações em tempo real

13 Classe ABR Projetada para tráfego em rajada Variação da largura de banda é praticamente desconhecida Única categoria de serviço em que a rede oferece um feedback em termos de taxa ao transmissor

14 Classe UBR Não apresenta garantias e não oferece feedback sobre o congestionamento Adequada na transmissão de pacotes IP As aplicações devem fazer seu próprio controle de fluxo e erros

15 Quadro Resumo CARACTERÍSTICA DO SERVIÇO CBR RT-VBR NRT-VBR ABR UBR Garantia de largura de banda Sim Sim Sim Opcional Não Adequado para tráfego em tempo real Adequado para tráfego em rajadas Feedback sobre congestionamento Sim Sim Não Não Não Não Não Sim Sim Sim Não Não Não Sim Não

16 Qualidade de Serviço Acordo entre o cliente e a concessionária de telecomunicações Partes do contrato: Tráfego a ser oferecido O serviço acordado As exigências legais

17 Qualidade de Serviço Parâmetro Acrônimo Significado Peak cell rate PCR Taxa máxima em que as células podem ser enviadas Sustained cell rate SCR A taxa média ao longo do prazo Minimum cell rate MCR A taxa mínima aceitável Cell delay variation CDVT Variação máxima no tempo de transmissão da célula tolerance Cell loss ratio CLR A fração de células perdidas ou entregues tarde demais Cell transfer delay CTD Tempo (médio e máximo) necessário para entrega da célula Cell delay variation CDV A variância nos tempos de entrega de células Cell error rate CER A fração de células entregues sem erros Severely-errored cell SECBR A fração de blocos de rajada de erros block ratio Cell misinsertion rate CMR A fração de células entregues no destino correto

18 Interface São as conexões entre dois elementos quaisquer da rede Pode ser: UNI (User-Network Interface) NNI (Network-Network Interface)

19 A Célula 53 Bytes Info. Controle (Cabeçalho ou Header) CARGA (payload) Informação útil + Info. Controle das camadas superiores 5 Bytes 48 Bytes

20 Generic Flow Control (Não usado) Virtual Path Indentifier Virtual Channel Identifier (Endereçamento) A Célula UNI GFC VPI VCI VCI HEC VPI VCI PTI CLP bits Bytes Payload Type Indicator (Tipo da célula) Cell Loss Priority (Prioridade) CARGA Header Error Check (Correção de erro do cabeçalho)

21 A Célula NNI Virtual Path Indentifier Virtual Channel Identifier (Endereçamento) VPI VCI VPI VCI HEC VCI PTI CLP bits Bytes Payload Type Indicator (Tipo da célula) Cell Loss Priority (Prioridade) CARGA Header Error Check (Correção de erro do cabeçalho)

22 A Célula UNI Generic Flow Control (Não usado) GFC VPI VPI VCI VCI VCI PTI HEC CLP bits Bytes CARGA

23 GFC O objetivo desse campo, só presente nas células da UNI, seria de controlar a quantidade de dados que entra na rede para evitar congestionamentos. Porém, essa funcionalidade está no campo PT. Na verdade, esse campo não está em uso O NNI ignora o GFC e utiliza o espaço com outras informações

24 A Célula UNI GFC VPI VPI VCI VCI VCI PTI HEC CLP bits Bytes Cell Loss Priority (Prioridade) CARGA

25 CLP Possibilita atribuir prioridade à célula Pode ser atribuído pela aplicação ou pelos comutadores CLP = 1 : candidata ao descarte CLP = 0 : não descartar

26 A Célula UNI GFC VPI VPI VCI VCI VCI PTI HEC CLP bits Bytes CARGA Header Error Check (Correção de erro do cabeçalho)

27 HEC Verifica erros somente no cabeçalho Pode corrigir 1 bit errado Aplica um algoritmo polinomial nos 4 1 os bytes e confere com o 5 o

28 A Célula UNI Virtual Path Indentifier Virtual Channel Identifier (Endereçamento) GFC VPI VPI VCI VCI VCI PTI HEC CLP bits Bytes CARGA

29 VPI/VCI Utilizado para fazer a comutação Células NNI possuem maior disponibilidade de VPI s O par VPI/VCI Tem validade somente em um enlace É suficiente para identificar uma conexão, depois de estabelecida

30 A Célula NNI VPI VCI VPI VCI HEC VCI PTI CLP bits Bytes Payload Type Indicator (Tipo da célula) CARGA

31 PTI Codificação do PTI Significado 000 Células de dados do usuário, sem congestionamento, tipo de célula 0 (ATM-user-to-user indication = 0). 001 Células de dados do usuário, sem congestionamento, tipo de célula Células de dados do usuário, com congestionamento, tipo de célula Células de dados do usuário, com congestionamento, tipo de célula Informações de manutenção entre os computadores adjacentes. 101 Informações de manutenção entre os computadores de origem e de destino. 110 Célula de gerenciamento de recursos (usada para controle de congestionamento com ABR). 111 Reservado para uma futura função.

32 Como estabelecer uma conexão? A? B Solicitação de estabelecimento de conexão com B?? Roteamento Sinalização

33 Estabelecimento de conexão 1. Circuitos Virtuais Permanentes 2. Circuitos Virtuais Comutados Para se estabelecer uma conexão são necessárias duas funções básicas: Sinalização Roteamento

34 Sinalização Necessária devido a natureza orientada à conexão do ATM Objetivo: Alocar / desalocar recursos (VPI/VCI, banda, etc.) no estabelecimento / liberação das conexões ATM

35 Roteamento Objetivo Localizar a estação destino e selecionar o melhor caminho possível para atingi-lo

36 Estabelecimento de conexão Host Origem SETUP CALL PROCED. CONNECT CONNECT ACK Comutador 1 Comutador 2 SETUP CALL PROCED. CONNECT CONNECT ACK SETUP CONNECT CONNECT ACK Host Destino Host Origem RELEASE RELEASE COMPLETE. Comutador 1 Comutador 2 RELEASE RELEASE COMPLETO RELEASE RELEASE COMPLETO Host Destino

37 Estabelecimento de conexão Mensagem Significado quando enviada pelo host Significado quando enviada pela rede SETUP Estabeleça um circuito Chamada recebida CALL Aceito a chamada recebida A sua solicitação de chamada foi aceita PROCEEDING CONNECT Obrigado por aceitar Obrigado por fazer a chamada CONNECT ACK Obrigado por aceitar Obrigado por fazer a chamada RELEASE Favor encerrar a chamada O outro lado já teve o suficiente RELEASE COMPLETE Confirmação de RELEASE Confirmação de RELEASE

38 Endereçamento 20 Bytes divididos entre os níveis de roteamento Países - Domínios - Áreas - Sist. Terminais Formatos : 1. ITU-T : E IEEE 802 : DCC 3. OSI : ICD

39 Endereçamento AFI E.164 RD AREA ESI SEL AFI DCC DFI AA Reserv RD AREA ESI SEL AFI ICD DFI AA Reserv RD AREA ESI SEL

40 Endereçamento Campo Descrição de Identificação AFI Formatação que endereço obedece DCC País para o qual o endereço é registrado ICD Organização Internacional para o qual o endereço é registrado E.164 Numeração internacional para RDSI e numeração telefônica Até 15 dígitos em formato BCD AA Uma organização responsável pela parte restante do endereço RD O Domínio de roteamento. Único para cada valor do campo E.164 ou DCC+DFI+AA ou ICD+DFI+AA AREA Subdomínio de roteamento dentro do RD ESI Identifica um sistema terminal dentro de uma área; SEL Não é utilizado pelo roteamento, podendo ser usado pelo sistema terminal.

41 Endereçamento AFI Authority and Format Identifier DCC Data Country Code RD Routing Domain DFI Domain Specific part Format Identifier ESI End System Identifier AA Administrative Authority SEL NSAP Seletor ICD International Code Desigator

42 O Modelo ATM Plano de Gerenciamento Gerenciamento dos Planos Plano de Controle Camadas Superiores Q.2931 Plano do Usuário Camadas Superiores MPEG-2 ->TCP/IP Gerenciamento de Camadas Camada de Adaptação (AAL) Camada ATM Camada Física SDH, SONET

43 As Camadas do Modelo ATM Cam. Super. Adaptação ATM Física Faz o mapeamento dos dados do usuário para as células ATM, introduzindo os dados de controle necessários, para o suporte de diferentes tipos de tráfegos Provê o transporte dos dados, efetuando a multiplexação e comutação de células através das conexões virtuais Provê a transmissão das células ATM entre dois equipamentos em um determinado meio físico

44 A Camada Física Protoc. Aplic. Adaptação ATM Física TC PM Transmission Convergence (TC) Gera e confere o HEC Insere células para continuidade do fluxo (desacoplamento de taxa) Detecta a borda da célula e efetua sincronismo Mapeamento de célula (SONET/SDH, PDH, ADSL, HFC, sem fio, etc.) Physical Medium (PM) Conectores, mídia, codificação, temporização

45 A Camada ATM Transferir células pelas conexões préestabelecidas, de acordo com o contrato Protoc. Aplic. Adaptação ATM Física Gera, extrai e interpreta o cabeçalho da célula (menos o HEC) Traduz o par VCI / VPI nos comutadores Identifica o tipo de célula Usuário Controle Identifica a prioridade da célula

46 A Camada AAL Faz o mapeamento dos dados do usuário para as células ATM, introduzindo os dados de controle necessários para o suporte de diferentes tipos de tráfegos Protoc. Aplic. Adaptação ATM Física CS SAR Convergence Sublayer (CS) Identifica perda e a inserção indevida de células nos pacotes Controla a temporização e sequência dos pacotes Oferece conversões que variam de acordo com o serviço escolhido Segmentation and Reassembly (SAR) Divide o conteúdo dos dados (pacotes) para o transporte em células Monta os pacotes concatenando a carga das células

47 A Camada AAL Parâmetro Serviço Compensação Tempo Taxa de bit Modo Conexão Classe A Classe B Classe C Classe D Requer Não Requer Constante Variável Orientado a conexão Não orientado a conexão Emulação Tranferência Tranferência Exemplo de de circuito de de dados de dados Vídeo VBR Aplicação vídeo ou orientado a não orientada voz conexão a conexão Tipo de AAL AAL-1 ALL-2 AAL-3/4 AAL-5 AAL-3/4

48 A Camada AAL Dados da aplicação: pacote IP, quadro MPEG etc. Pacote AAL HEADER Dados da aplicação: pacote IP, quadro MPEG etc. TRAILER Subcamada de Convergência Célula - Payload Célula - Payload H H H 48 Bytes 48 Bytes Célula - Payload 48 Bytes Subcamada de Segmentação e Remontagem

49 A Camada AAL É importante notar que as funções da camada de adaptação não são processadas no centro da rede, mas sim nos equipamentos de ponta.

50 As Camadas do Modelo ATM Equipamento de ponta Aplicação MPEG-2 Transporte TCP Rede IP Adaptação AAL Comutador fim-a-fim Comutador de Comutador de Comutador centro da rede centro da rede Equipamento de ponta Aplicação MPEG-2 Transporte TCP Rede IP Adaptação AAL ATM ATM ATM ATM ATM ATM Física SDH/SONET Física SDH/SONET Física SDH/SONET Física SDH/SONET Física SDH/SONET Física SDH/SONET UNI Privado UNI Público PNNI ou B-ICI UNI Público UNI Privado Rede I Rede II Centro da Rede Privada \ Rede Pública

51 Características das redes atuais Não orientadas a conexão Unidade de transmissão de tamanho variável (quadros) Endereços de 48 bits (MAC) Utilização de meio compartilhado Facilidade para transmissão de mensagens broadcast

52 Características da rede ATM Redes orientadas a conexão Unidade de transmissão de tamanho fixo (células de 53 bytes) Endereços NSAP OSI de 20 bytes Dificuldades Broadcast/Multicast Ausência de endereços específico para broadcast/multicast orientado à conexão Suporte a qualidade de serviço

53 Como utilizar ATM em redes locais? Backbone Introdução de equipamentos ATM na borda Transparência para aplicações existentes Aumento nas taxas de transmissão somente no backbone Sem garantia de qualidade de serviço Desktop Aplicações que utilizem ATM diretamente Integração com tecnologias existentes

54 ATM no backbone Switch ATM ATM ATM Switch Ethernet c/ UpLink ATM Ethernet Ethernet Switch Ethernet c/ UpLink ATM

55 Aplicações que utilizem ATM diretamente Única maneira de explorar todas as funcionalidades ATM fim a fim Suporta qualidade de serviço Não existem aplicações para ATM nativo Comunicação somente entre hosts que possuam interface ATM Winsock 2.0 permite a utilização do ATM nativo

56 Integração com tecnologias existentes Manutenção das aplicações existentes Tira proveito da banda fornecida pelo ATM Não suporta qualidade de serviço Permite a comunicação entre hosts ATM e não-atm Duas soluções padronizadas: Classical IP LAN Emulation

57 Classical IP ARP Server (endereço IP x ATM) Máquinas pertencentes a uma mesma subrede é denominado Logical IP Subnet (LIS) Uma LIS sempre possui um servidor ARP Vantagem: Melhor desempenho que LANE (encapsulamento) Desvantagens: Não suporta broadcast Suporta somente o protocolo IP Comunicação entre subredes necessita roteamento externo

58 Classical IP Estrutura Aplicações IP CLIP AAL5 ATM Física ATM ATM Switch Ethernet Switch ATM Ethernet c/ UpLink ATM ATM Física Física CLIP AAL5 ATM Física IP MAC Física Aplicações IP MAC Física

59 Classical IP

60 Classical IP Funcionamento Estação deseja transmitir Existe VCC estabelecido N End. ATM está em cache N Requisita end. ATM ao ARP Server com SVC S S Transmite Estabele VCC com destino Recebe endereço ATM destino

61 LAN Emulation Conversão de endereço MAC para endereços ATM Suporte a broadcast Funciona para outros protocolos de rede (IPX, Apple Talk, DECNet etc.) Suporte a broadcast/multicast Mapeamento direto para VLANs

62 LAN Emulation Estrutura ATM ATM Ethernet Aplicações Switch ATM Switch Ethernet c/ uplink ATM Aplicações TCP/IP LLC LANE AAL5 ATM Física ATM Física Física Bridging LANE AAL5 MAC ATM Física Física TCP/IP LLC MAC Física

63 Quadro LAN Emulation CRC 60 a 1514 bytes 4 bytes Quadro Ethernet - Tamanho máximo 1518 bytes Quadro LAN Emulation 60 a 1514 bytes LANE ID 2 bytes Quadro LAN Emulation - Tamanho máximo 1516 bytes

64 Arquitetura LAN Emulation O LAN Emulation possui uma arquitetura cliente servidor Cliente LAN Emulation Intercepta operações de acesso e converte em operações LAN Emulation Toda máq. na ELAN devem possuir uma instância LEC Cada LEC possui um endereço MAC Servidor LAN Emulation LECS (LAN Emulation Configuration Server) LES (LAN Emulation Server) BUS (Broadcast and Unknown Server)

65 Tipos de LECs servidor LEC ATM LEC ATM Backbone ATM ATM ATM servidor LEC Ethernet LEC-proxy Switch ethernet

66 LAN Emulation Service Responsável pela tradução de endereços MAC para endereços ATM Possui tabela de mapeamento entre endereços MAC e ATM Toda ELAN tem que ter um único LES O LAN Emulation Service pode ser implementado em estações, comutadores ATM, dispositivos de borda, etc

67 Cadastro na LANE LECS LEC LES BUS LEC LEC LEC LEC 1)Obtenção do endereço ATM do LES 2)Cadastro na ELAN desejada 3)Resolução do endereço MAC destino em endereço ATM 4)Estabelecimento de conexão fim a fim com o LEC destino 4 ) Envio de mensagem broadcast ao bus 5)Transmissão dos dados 5 ) Transmissão broadcast do BUS para os demais LECs na rede 5

68 Transmissão LANE Estação A quer transmitir para B É mensagem de broadcast ou multicast S Envia pacote para o BUS Estabelece conexão Transmite quadro N S Obtém endereço ATM de B Verifica se existe concexão estabelecida com B S N Endereço ATM de B está na tabela de A N Envia LE-ARP para LES

69 Considerações Finais Vantagens Rápida Transparente Eficiente Desvantagens Custo de Implantação Incompatibilidade com produtos

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