O que é ATM? Introdução ao ATM. Essência da Tecnologia. Essência da Tecnologia. Histórico. Quais as Necessidades Atuais?

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1 1 2 O que é? Introdução ao Msc. Frank Meylan MSc. Adilson E. Guelfi meylan@lsi.usp.br guelfi@lsi.usp.br Laboratório de Sistemas Integráveis Escola Politécnica da USP Modo de Transferência Assíncrono ou Asynchronous Transfer Mode Modo de transferência está relacionado aos seguintes processos: Transmissão; Comutação; Multiplexação; Essência da Tecnologia: Tecnologia de chaveamento ou comutação; Uso de pacotes com tamanho fixo e pequeno ; Tecnomogia orientada a conexão; 3 4 Essência da Tecnologia Essência da Tecnologia Qual a consequência de chavear pequenos pacotes de tamanho fixo numa conexão? Alta Velocidade de Transmissão Baixa Latência de Comutação Prioridades E qual a vantagem de possuir um sistema com alta velocidade, baixa latência e prioridades? Possibilidade de transmitir voz, vídeoe dados em aplicações Interativas 5 6 Quais as Necessidades Atuais? Aumento escalável da largura de banda; Fatores de qualidade de serviço Várias opções configuráveis Não degrada a qualidade geral com aumento de usuários; Alocação eficiente da largura de banda disponível, a qual pode ser feita de forma fixa ou dinâmica Integração WAN-LAN Histórico Inicialmente, na década de 80, a B-ISDN (Broadband - Integrated Services Digital Networks) ou RDSI-FL ( Digital de Serviços integrados Faixa Larga) foi padronizada pelo CCITT (Comit Consultatif International Telegraphique et Telephonique); O CCITT originou o atual ITU-T (International Telecomunication Union); Algum tempo depois, o foi escolhido como tecnologia de rede para a transferência de informações segundo a B-ISDN; 1

2 7 8 Histórico Em 1991, foi criado o Forum, formado por fabricantes e usuários; Objetivos do Forum: Propor adendos às normas já existentes; Agilizar a emissão de novas normas; Iniciar grupos de pesquisa na área; Prover interoperabilidade entre produtos e serviços Portanto, atualmente, o Forum incorpora também centros de pesquisa, universidades e provedores de serviço A Tecnologia 9 10 Características Principais Os pacotes de tamanho fixo e pequeno são denominados de células ; 53 bytes de comprimento; Comunicação orientada a conexão: Exige as fases de estabelecimento e liberação da conexão; A rota é definida no início -> rapidez no transporte; Provê diversas categorias ou classes de serviços; A Célula Por que a célula? Transmissões com unidades de tamanho variável Para reduzir os buffers internos nos nós de comutação, e para limitar os atrasos decorrentes das filas presentes nestes buffers, a informação é mantida relativamente pequena e fixa; Buffers pequenos garantem um atraso pequeno, e o jitter controlado conforme requerido pelos serviços tempo real; O atraso decorrente do enfileiramento de pacotes em buffers aumenta com o tamanho do pacote; Transmissões com unidades de tamanho fixo 2

3 13 14 Tempo de empacotamento Por que a célula? Tempo Tempo de empac. O atraso de empacotamento também depende do comprimento do pacote; Intervalo sugerido: 16 à 64 bytes; 64 bytes: pacotes não podem ser muito longos para limitar este atraso; Por outro lado, pacotes pequenos (16 bytes) causam uma baixa eficiência de transmissão por causa da grande sobrecarga de cabeçalho; DADOS Payload 1500 Bytes Por que 53 Bytes? M UITO GRANDE! Bytes Europa+Japão VOZ Payload + Header Bytes EUA s de banda larga foram especificadas para suportar serviços tempo real: voz, vídeo, etc.. Tais serviços são sensíveis aos atrasos que podem ser introduzidos por pacotes maiores; Principalmente para voz, o atraso de rede deve ser limitado; No intervalo de 32 à 64 bytes, a eficiência de transmissão é maior para pacotes de comprimento fixo; bytes -> atrasos signif. -> eco -> canceladores -> perda $ Header ~ 15% Carga Por que 53 Bytes? Bytes Europa+Japão VOZ Payload + Header SOLUÇÃO Bytes EUA Header <10% Carga Atraso costa-costa EUA < Norma Para células de 32 bytes em conexões nacionais: Atraso de 24 ms é aceitável sem canceladores de eco; Acima de 24 ms é necessário a introdução dos canceladores de eco; Sobrecarga devido ao cabeçalho de quase 15%; Para células de 64 bytes, o atraso de 24 ms é rapidamente excedido, sendo necessário canceladores de eco mesmo em conexões nacionais; Sobrecarga de cabeçalho menor que 10%; (32+64)/2 + 5 = 48+5 = 53 Bytes 3

4 19 20 A Célula 53 Bytes Não usado bits GFC VPI 1 Bytes Info. Controle (Cabeçalho ou Header) CARGA (payload) Informação útil + Info. Controle das camadas superiores Endereçamento VPI VCI VCI HEC VCI PTI CLP Tipo da célula Prioridade 5 Bytes 48 Bytes CARGA Correção de erro do cabeçalho GFC: Generic Flow Control; VPI: Virtual Path Identifier; VCI: Virtual Channel Identifier; PTI: Payload Type Identifier; CLP: Cell Loss Priority; CLP=0 -> célula de alta prioridade; CLP=1 -> célula de baixa prioridade e sujeita a descarte pela rede; HEC: Header Error Control; A Topologia A Topologia Privada Privada Private User-Network Interface () Pública Public Network-Network Interface (NNI) Abre e fecha conexões Signaling Gerencia conexões e endereçamento (configura e informa) ILMI Physical Layer (PHY) Traffic Management Define e monitora a QdS Privada Private Network-Network Interface (NNI) Public User-Network Interface () tipos de conectores, taxa de transmissão, codificação etc. (e.g. 25Mbps (cobre), 155Mbps (cobre and fibra), 622Mbps (fibra mono e multimodo), 2.5Gbps, T1, T3, E1, E3 ) 4

5 25 26 NNI Privada É basicamente um protocolo de roteamento dinâmico Topology Determination Best Path Determination Signaling Protocol Routing Interfaces Pública: Trata a rede privada como um cliente; Define a interface entre a rede de serviços públicos e um comutador privado; Privada: Define a interface entre um usuário final e um comutador privado; NNI Pública e Privada: Agem como um ponto concentrador de informações de roteamento; O é orientado a conexão; Isto significa que toda comunicação deve pertencer a uma determinada conexão; Uma conexão é identificada através de dois parâmetros ou identificadores de conexão: VPI (Virtual Path Identifier) - Caminho Virtual; VCI (Virtual Channel Identifier) - Canal Virtual; Ambos os parâmetros localizam-se no cabeçalho das células; A associação VPI + VCI constitue um Identificador de Circuito Virtual ; As conexões podem possuir capacidades e qualidades diferentes; As conexões podem ser: Permanentes (PVC - Permanent Virtual Circuit); Também chamadas de circuitos virtuais semipermanentes; Uma PVC é pré-estabelecida manualmente antes do início de uma sessão do usuário; Comutáveis (SVC - Switched Virtual Circuit); Também chamadas de conexões sob demanda ou conexões sob requisição; VC VP Cabo Físico 5

6 31 32 O Modelo O Modelo Modelo de referência desenvolvido para o B-ISDN; Tal modelo é formado por 3 planos; Plano do Usuário (Plano U): é responsável pela transferência das informações dos usuários e controle de fluxo, principalmente; Plano de Controle (Plano C): é responsável por estabelecer, liberar e gerenciar conexões; Plano de Gerenciamento (Plano M): é responsável por gerenciar planos e camadas (entidades); Não há estruturação em camadas; Realiza os serviços de operação, administração e manutenção; O Modelo As Camadas do Modelo Plano de Controle Camadas Superiores Q.2931 Camada de Adaptação (AAL) Camada Plano do Usuário Camadas Superiores MPEG-2 ->TCP/IP Plano de Gerenciamento Gerenciamento de Camadas Gerenciamento dos Planos Mapeia info. de controle em células (Sinaliz., conexão) Protoc. Aplic. Adaptação Mapeia os dados da aplicação em células Faz o mapeamento dos dados do usuário para as células, 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 Camada SDH, SONET Provê a transmissão das células entre dois equipamentos em um determinado meio físico 35 As Camadas do Modelo Equipamento Equipamento de ponta de ponta Aplicação MPEG-2 fim-a-fim Aplicação MPEG-2 Transporte Transporte TCP TCP IP IP Adaptação Comutador Comutador de Comutador de Comutador Adaptação AAL centro da rede centro da rede AAL PNNI Privado Público Público Privado I Centro da Privada \ Pública II 6