3. O conceito de Rede ATM

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1 3. O conceito de Rede ATM 3.1 Arquitectura da rede Definida em I.311. A rede de transporte ATM é estruturada em duas camadas: camada ATM e camada física. Camada de Adaptação Rede de transporte ATM Camada ATM Camada Física Nível VC Nível VP Nível caminho de transmissão Nível secção digital Nível secção regeneradora 1

2 As funções de transporte na camada ATM são independentes da implementação da camada física VC VC VP VP Caminho de transmissão VC VP 2

3 Relação hierárquica entre os níveis Nível de Canal Virtual VCL Conexão de Canal Virtual C amada A T M Nível de Caminho Virtual VPL Conexão de Caminho Virtual Nível de Caminho de Transmissão Caminho de transmissão C amada F ísica Nível de Secção Digital Secção Digital Nível de Secção Regeneradora Secção Regeneradora 3

4 Camada Física Nível de caminho de transmissão: estende-se entre elementos de rede que preenchem e retiram o payload de um sistema de transmissão; delimitação de células e controlo de erros do cabeçalho são efectuados nas terminações de um caminho de transmissão. Nível de secção digital: estende-se entre elementos da rede que constróem e quebram um fluxo contínuo de bits ou octetos. Nível de secção regeneradora: é um troço da secção digital. Camada ATM Nível de canal virtual Canal Virtual (VC): comunicação unidireccional para o transporte de células ATM Ligação por canal Virtual (VCL): capabilidade unidireccional para o transporte de células ATM entre duas entidades ATM consecutivas. A ligação é identificada pelo Identificador de Canal Virtual (VCI). As entidades ATM que terminam a ligação traduzem os valores VCI. Conexão por canal virtual (VCC): concatenação de ligações por canal virtual. 4

5 Nível de caminho virtual Caminho virtual (VP): comunicação unidireccional para o transporte de células ATM pertencentes a canais virtuais associados por um identificador comum ao nível de VP. Ligação por caminho virtual (VPL): conceito semelhante ao de ligação por canal virtual, mas para caminho virtual. A ligação é identificada pelo Identificador de Caminho Virtual (VPI). Conexão por caminho virtual (VPC): concatenação de ligações por caminho virtual. 5

6 Comutação de VCs e VPs Comutador/cross-connect de VC VCI 21 VCI 22 VCI 23 VCI 24 VPI 1 VPI 3 VPI 2 VCI 21 VCI 22 VPI 1 VPI 2 VPI 3 VCI 24 VCI 23 VCI 21 VPI 4 VPI 5 VCI 21 VCI 22 VCI 22 Comutador/cross-connect de VP a) Representação de um comutador VC/VP VCI 21 VCI 22 VPI 1 VPI 4 VCI 23 VCI 24 VCI 23 VCI 24 VPI 2 VPI 5 VCI 25 VCI 24 VCI 25 VCI 24 VPI 3 VPI 6 VCI 21 VCI 22 Comutador/cross-connect de VP b) Representação de um comutador VP 6

7 Cross-connect de VPs: elemento da rede que interliga ligações VP; traduz valores de VPI e é comandado por procedimentos de gestão. Cross-connect de VCs: elemento de rede que interliga ligações VC; traduz valores de VCI e é comandado por procedimentos de gestão. Cross-connect de VP-VC: actua simultaneamente como cross-connect de VPs e VCs. Comutador de VPs: elemento de rede que interliga ligações VP; traduz valores de VPI e é comandado por sinalização. Comutador de VCs: elemento da rede que interliga ligações VC; traduz valores de VCI e é comandado por sinalização. Comutador de VP-VC: actua simultaneamente como comutador de VPs e Vcs. 7

8 Aplicações de VCCs i) Aplicações utilizador-a-utilizador VCC está compreendido entre pontos de referência S B e T B. Os elementos da rede transportam todas as células associadas com o VCC ao longo da mesma conexão. VCI pode ser traduzido na rede. Exemplo: transporte de dados de utilizador. Terminal S B ou T B Elementos da rede S B ou T B Terminal VCC 8

9 ii) Aplicações utilizador-rede VCC está compreendido entre um ponto de referência S B ou T B e um nó da rede. Exemplo: sinalização utilizador-rede. Terminal S B ou T B Elementos da rede Nó da rede VCC 9

10 iii) Aplicação rede-rede VCC está compreendido entre dois nós da rede. Exemplo: informação para gestão de tráfego na rede. Nó da rede Elementos da rede Nó da rede VCC Aplicações de VPCs Fazem-se as mesmas considerações que para aplicações de VCCs, mas agora para caminhos virtuais. Os elementos da rede traduzem VPIs. 10

11 3.2. Gestão de VPC/VCC - Comunicação tipo 1 no plano de gestão: comunicação directa entre o equipamento do utilizador e o Centro de Gestão de Rede (NMC) através de dois tipos de caminhos de comunicação (através de uma interface independente ou através de um VPC/VCC pré-definido entre Terminal e NMC). - Comunicação tipo 2 no plano de gestão: VPC/VCC são estabelecidos ou libertados pelos cross-connects usando este tipo de comunicação. A comunicação entre NMC e cross-connects pode não ser baseada em ATM. - Comunicação no plano de Controlo (acesso): utilizador gera um VPC/VCC, enviando mensagens de controlo através de um VCC de sinalização, que é terminado num comutador de VCs. - Comunicação tipo 3 no plano de gestão: o comutador de VCs aceita um pedido através do plano de controlo no acesso, para transmitir informação de gestão para o NMC. - Comunicação no plano de controlo (rede): o comutador de VCs aceita um pedido através do plano de controlo no acesso, para estabelecer ou libertar ligações VP via mensagens de controlo. 11

12 Terminal Comunicação tipo 1 no plano de gestão NMC RET Comunicação tipo 2 no plano de gestão Comunicação tipo 2 no plano de gestão TE/NT2 NT1 "cross-connect" VP-VC "cross-connect" VP-VC NMC Comunicação tipo 1 no plano de gestão Comunicação tipo 2 no plano de gestão Comunicação tipo 2 no plano de gestão TE/NT2 NT1 "cross-connect" VP-VC "cross-connect" VP-VC 12

13 NMC Comunicação tipo 2 no plano de gestão Comunicação tipo 3 no plano de gestão TE/NT2 NT1 "cross-connect" VP Comutador VC Comunicação no plano de controlo (acesso) Comunicação no plano de controlo (rede) TE/NT2 NT1 Comutador VP Comutador VC Comunicação no plano de controlo (acesso) NMC - Centro de gestão da rede RET - Terminal remoto de entrada 13

14 3.3. Sinalização - A Rede ATM tem sinalização independente do plano de utilizador. Entidades de sinalização no equipamento do utilizador são ligadas às entidades de sinalização da rede através de VCCs separados dos VCCs para transporte de dados. - Têm de existir funções especificas de sinalização para estabelecer e libertar VCCs e VPCs para transferência de informação. suportar configurações ponto-a-ponto, multiponto e difusão. negociar as características de tráfego de uma conexão no estabelecimento. renegociar as características de tráfego de uma conexão, após o seu estabelecimento. - As mensagens de sinalização são transportadas em Canais Virtuais de sinalização (SVCs). - Um canal de metasinalização com um valor de VCI pré-atribuído é usado para estabelecimento de SVCs. 14

15 3.4. Comutação e Encaminhamento Representação esquemática de um comutador de VPs. a w INFO VPI=6 b Tabela x c y d z INFO VPI=8 VPI in PORT in VPI out PORT out 6 b 8 z Esta tabela é estabelecida antecipadamente. ATM é orientado à conexão (circuitos virtuais) 15

16 Tradução do cabeçalho e encaminhamento a b c Estrutura de Comutação FE FE FE w x y d FE z 7 8 FE: fila de espera Exemplo de encaminhamento de células com tradução de cabeçalho VPI in PORT in VPI out PORT out a a b b c c d d x w y y z x w z 16

17 3.5. Parâmetros de desempenho ATM - Definições Célula transferida com sucesso Célula errada: célula transferida com sucesso para o destinatário correcto, mas com erros. Célula perdida: devido a sobrecarga nos buffers ou a erros não corrigidos no cabeçalho. Célula mal inserida: devido a erros no cabeçalho. - Parâmetros de desempenho ATM Taxa de células perdidas (CLR): razão entre o número de células perdidas e a soma do número de células perdidas e de entrega bem sucedida. Taxa de células erradas (CER): razão entre o número de células erradas e o número de células bem sucedidas na entrega. Taxa de células mal inseridas (CMR): número de células inseridas num intervalo de tempo especifico. 17

18 Atraso de transferência de uma célula (CTD): intervalo de tempo para transferir uma célula entre dois pontos da rede. Atraso médio de transferência de células (MCTD): média aritmética de um número especificado de atrasos de transferência de células. Variação do atraso (CDV): diferença entre uma única observação de um atraso de transferência de uma célula e o atraso médio na mesma conexão Gestão de tráfego O objectivo da gestão de tráfego numa rede ATM é proteger a rede de modo a atingir os objectivos de desempenho para a rede e optimizar o uso dos recursos da rede. Controlo de admissão de conexão Procedimentos de gestão de tráfego em ATM Controlo de parâmetros de utilização Controlo de prioridades Controlo de congestionamento 18

19 Controlo de admissão de conexão (CAC) Conjunto de acções efectuadas pela rede na fase de estabelecimento de uma chamada de modo a determinar se uma conexão VP/VC pode ser aceite ou é rejeitada. Uma conexão só pode ser aceite se existirem recursos suficientes na rede para estabelecer a conexão com a qualidade de serviço requerida, sem afectar a qualidade de serviço das restantes conexões. Os parâmetros para suportar CAC são: Descrição das características do tráfego da fonte ritmo médio ritmo de pico duração do pico Classe de qualidade de serviço requerida. 19

20 Controlo de parâmetros de utilização (UPC) Conjunto de acções efectuadas pela rede para monitorar e controlar o tráfego, em termos de tráfego oferecido e validade do encaminhamento das células. O principal objectivo é proteger os recursos da rede de utilizadores mal intencionados/mal comportados, que podem afectar negativamente a qualidade de serviços das conexões existentes. A monitorização dos parâmetros do utilizador implica: verificar a validade dos valores VPI/VCI. medir o volume de tráfego em conexões VP/VC activas medir o volume de tráfego total numa ligação de acesso 20

21 UPC pode tomar as seguintes acções: passar a célula marcar a célula (CLP = 0 CLP = 1) eliminar a célula libertar a conexão Os algoritmos UPC têm como características: possibilidade de detectar situações ilegais de tráfego selectividade no intervalo de variação dos parâmetros tempo de resposta rápida a violações dos parâmetros simplicidade de realização. 21

22 Controlo de prioridade O utilizador pode gerar fluxos de células com prioridades diferentes, através do bit CLP. Se necessário, um elemento da rede pode eliminar células de baixa prioridade, para garantir a qualidade de serviço para as células com maior prioridade. Controlo de congestionamento Congestionamento: estado da rede, em que devido a excesso de tráfego e/ou sobrecarga dos recursos da rede, a rede não é capaz de garantir a qualidade de serviço negociada para as conexões existentes. Controlo de congestionamento é um conjunto de acções efectuadas pela rede para minimizar a intensidade, o âmbito e a duração de congestão. Funções identificadas para o controlo de congestionamento são: eliminação selectiva de células indicação explícita de congestionamento para os elementos de rede seguintes. 22