Prof. Pedro de Alcântara Neto Poli - UPE.

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1 Prof. Pedro de Alcântara Neto Poli - UPE. 1

2 Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 2

6 Requisitos de Comunicação Fontes de tráfegos diversificadas: Tráfego contínuo com taxa constante constant bit rate CBR - ( sua taxa média é igual a taxa de pico) Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 6

7 Requisitos de Comunicação Fontes de tráfegos diversificadas: Tráfego com rajadas (bursty) Períodos ativos e inativos Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 7

8 Requisitos de Comunicação Fontes de tráfegos diversificadas: Tráfego contínuo com taxa variável variable bit rate VBR - ( média e variância) Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 8

9 Texto: Na grande maioria de rajadas a vazão depende da aplicação. Imagem Gráfica: Quadros em intervalos regulares, tráfego de rajada Áudio: Tempo real, com interatividade; Contínuo com taxa constante Rajada ( retirado os silêncio compactação) Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 9

10 Surtos de voz divididos em pacotes e enviados na rede! Se os pacotes sofrerem retardos variáveis, perdem a continuidade, gerando silêncios, podendo comprometer a inteligibilidade. Alguma forma de compensação dessa variação estatística do retardo deve ser realizada. Retardo > 200 ms comprometimento da conversação! Padrões de telefonia: 40 ms distâncias continentais; 80 ms distâncias intercontinentais. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 10

11 Vídeo É gerado como um tráfego contínuo com taxa constante. Compactação, compressão o tráfego gerado se caracterizado com taxas variáveis pode ser reproduzido no destino a uma taxa constante. É preciso; Negociar o máximo retardo de transferência; a variação máxima do retardo; Mecanismos para compensação da variação estatística do retardo. Mecanismos para controle de fluxo e congestionamento. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 11

12 Algoritmos para Compensação do Retardo. A compensação da variação estatística do retardo é necessária em muitas aplicações para manter contínuo o fluxo de dados no destino. Os algoritmos de compensação procuram formar uma reserva de pacotes, retardando o início da reprodução do primeiro pacote a fim de garantir a continuidade. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 12

13 EVOLUÇÃO DAS REDES DE COMUNICAÇÃO Taxa de bits fixa Taxa de bits variável simplicidade complexidade Comutação de Circuitos Comutação por célula ATM Comutação por Quadros Frame Relay Comutação Por Pacotes Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 13

16 Comutação de Circuitos (Circuit Switching) A comutação de circuitos implica na existência de um caminho dedicado para comunicação entre duas estações, com uma taxa de transmissão fixa. A comunicação via comutação de circuitos envolve três etapas: -estabelecimento da conexão; -transferência da informação; -desconexão do circuito; Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 16

17 Comutação de Circuitos (Circuit Switching) R$ t Há a alocação de um canal que permanece dedicado à conexão até a sua desconexão (feita por um dos usuários através de sinais de controle). Para o caso de tráfego variável, este canal pode estar sendo sub-utilizado e para o tráfego em rajadas há um melhor rendimento na utilização de uma técnica de comutação por pacotes. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 17

22 ATM Modo de Transferência Assíncrona. Início década de 90 Tecnologia orientada à CONEXÃO, logo estabelece circuitos virtuais. Estabelecer conexão, denomina-se fase de SINALIZAÇÃO. Protocolo principal é o Q Unidades de tamanhos fixos: CÉLULAS. HEADER - 5 BYTES CARGA ÚTIL 48 BYTES Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 22

29 MODELO SIMPLIFICADO DE CAMADAS ATM Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 29

32 (Physical Layer) TC independe do meio físico, Delimitação de células, Geração Cálculo, inserção de HEC. PM adequar os bits ao Meio utilizado. Conversão Eletroóptica. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 32

38 CAMADA ATM Especifica as funções dedicadas à comutação dos conjuntos de bits, à geração, extração e adaptação dos bits correspondentes ao cabeçalho da célula e ao controle de tráfego. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 38

42 Células ATM FORMATO DAS CÉLULAS ATM NA UNI GFC VPI VCI CLP HEC TIPO DADOS header Cada célula possui 53 bytes (ou octetos), sendo que 5 bytes são utilizados para cabeçalho e os 48 bytes restantes são a informação propriamente dita. Overhead = 10% Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 42

44 Células ATM O GFC, apenas na UNI, utilizado como auxílio para arbitrar o acesso ao enlace se o site local usar algum meio compartilhado. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 44

45 Conexões virtuais em dois níveis. VPI [CAMINHO] + VCI [CIRCUITO] = 24 BITS VIRTUAL PATH IDENTIFIER VPI 8 BITS VIRTUAL CIRCUIT IDENTIFIER VCI 16 BITS Rede A 2 1 Rede B 1 3 Inter Rede Pública Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 45

46 O VP nada mais é do que uma combinação lógica de vários VC's. Para cada VC é associado um Virtual Channel Identifier (VCI) e a cada VP, um Virtual Path Identifier (VPI). Em uma Virtual Path Connection (VPC) podem existir links VC's diferentes entre si que são diferenciados através do uso do VCI. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 46

50 O campo PTI indica o tipo da informação presente no campo de informação, ou seja, indica se o campo de informação contém dados do usuário ou informações de gerenciamento. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 50

51 Indica a prioridade da célula. Em situações de conestionamento da rede, células que têm o bit CLP setado são consideradas de baixa prioridade, podendo ser descartadas de um dado buffer, caso chegue uma célula de alta prioridade (sem o bit CLP setado) e o buffer já esteja ocupado. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 51

52 As funções de detecção e correção de erro servem tanto para erros em bits isolados no cabeçalho quanto para rajadas de erros. A integridade do campo de informações é responsabilidade de camadas superiores (como por exemplo a AAL), que pode solicitar, se for o caso, a retransmissão de alguma informação alterada. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 52

53 ATM Modo de Transferência Assíncrona. POR QUE TAMANHO FIXO? Comutação de mensagens tamanhos variáveis. Comutação de pacotes - tamanhos variáveis. Frame Relay - tamanhos variáveis. MOTIVOS: 1. Implementação de switchs por hardware. Velozes e escaláveis. 2. Tarefas realizáveis em paralelo.paralelismo. 3. Filas mais curtas face os frames de tamanho Variável nos switchs. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 53

54 ATM Modo de Transferência Assíncrona. Link de 100 Mbps, frame de Kbytes. Tempo para transmitir: [4096 x 8] 100 = 327,68 µs Assim um frame de alta prioridade que chegar, logo após o frame acima, vai ficar na fila 327,68µs!! Mas se todos os frames tiverem 53 bytes! [53x8]100 = 4,24 µs Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 54

55 Modo de Transferência Assíncrono - ATM ATM é uma tecnologia de Comutação Rápida de Pacotes baseada em padrões abertos que se propõe a servir de transporte comum para diversos tipos de tráfego como dados, voz ( áudio), imagem estática e vídeo. São redes orientadas à conexão ou seja um circuito virtual precisa ser estabelecido através da rede. A rede reserva com antecedência os recursos necessários à Comunicação. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 55

56 NNI Network-Network Interface UNI User Network Interface Gateway UNI NNI UNI Terminal NNI NNI Switch ATM NNI Rede não ATM REDE ATM UNI Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 56

57 Modo de Transferência Assíncrono - ATM Tipos de Comutação 1-Comutação espacial: neste caso toda a informação Apresentada em uma determinada porta de entrada é dirigida, como resultado de uma conexão prévia, a porta de saída específica. B B B X X A A A A X X B B Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 57

58 Modo de Transferência Assíncrono - ATM 2- Comutação Temporal: a mesma porta de entrada pode dirigir a informação ora para uma saída ora para outra. A informação que entra deve trazer informações de endereçamento. D B C A A A A D Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 58

59 Modo de Transferência Assíncrono - ATM Switching delay: atraso de comutação - valores típicos de 1 ms a 100ms. Jitter flutuação ou instabilidade ao longo do tempo; se refere à variação prevista para o atraso de comutação os valores típicos variam dem alguns microssegundos. Probabilidade de perda de células: faixa de Probabilidade de encaminhamento errado: inferior a de Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 59

60 Modo de Transferência Assíncrono ATM possui uma estreita ligação com os modos de transmissão por pacotes. Porém com uma diferença muito importante: a transmissão por pacotes foi criada basicamente para dar suporte a serviços de taxas variáveis em tempo não-real, Enquanto o ATM pode suportar serviços em tempo real e de taxa constante. Em uma transmissão ATM, a informação do usuário é mapeada nas células, que são assincronamente multiplexadas e transmitidas. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 60

61 Modo de Transferência Assíncrono ATM funciona perfeitamente tanto em taxas de transmissão muito altas (155 Mbps, 622 Mbps e, no futuro, 10 Gbps) quanto em taxas relativamente baixas. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 61

62 Comutador ATM 2 De/Para Rede ATM Pública Rede Privada LAN VIDEOCONFERÊNCIA 1 HOST 3 Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 62

63 Conexões virtuais Uma conexão fim a fim se denomina VCC- virtual channel connection. Cada comutador deve saber a rota das células e as células são transportadas por conexões. Uma VCC se forma pela concatenação de várias conexões virtuais estabelecidas nos vários enlaces da rede, da origem ao destino. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 63

64 Virtual Path e Virtual Channel Identifiers Os campos identificadores de caminho virtual (VPI) e de canal virtual (VCI) são utilizados em funções de roteamento das células através da rede. O VPI é constituído de 8 bits na célula utilizada na UNI e 12 bits na célula utilizada na NNI, permitindo assim um número maior de caminhos virtuais internamente à rede. O VCI possui 16 bits em ambas as células e é responsável pelo roteamento entre usuários finais. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 64

67 Categorias de Serviços Classe Descrição Exemplo CBR Constant bit rate Circuitos FO ou fio de cobre RT-VBR Variable bit rate: real time Videoconferência em tempo real NTR-VBR Variable bit rate:real time Multimídia NTR-VBR Variable bit rate: non-real time Multimídia ABR Available bit rate Navegando web UBR Unspecified bit rate Transferência de Arquivos Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 67

68 Alguns parâmetros de QoS Peak cell rate - PCR Cell delay variation tolerance - CDVT Cell delay variation - CDV Taxa máxima de envio das células O jitter máximo aceitável A variância nos tempos de entrega de célula Cell loss radio - CLR Cell misinsertion rate - CMR Minimum cell rate - MCR A fração de células perdidas ou entregues tarde demais. A fração de células entregues no destino incorreto A taxa mínima aceitável Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 68

89 ATM Adaptation Layer As funções executadas pela camada AAL dependem dos requisitos da camada superior. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 89

90 ATM Adaptation Layer Como sabemos, uma rede ATM oferece suporte a uma grande variedade de serviços. Essa adaptação é feita pela Camada de Adaptação ATM (AAL - ATM Adaptation Layer). O AAL suporta múltiplos protocolos de modo a atender às necessidades específicas dos usuários do serviço AAL. Portanto, a camada AAL é dependente do serviço". Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 90

91 ATM Adaptation Layer Para facilitar a definição das funções que a camada AAL deve suportar para cada tipo de serviços, Existem quatro classes: A A, B, C e D, de acordo com a Recomendação I.362 do ITU-T. B c D x O Fórum ATM ainda considera mais uma classe de serviços: a classe X. (Todos os parâmetros de tráfego são definidos pelo usuário) Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 91

92 ATM Adaptation Layer Classe A Classe B Classe C Classe D Relação Temporal Origem/destino. necessária necessária Não necessária Não necessária Taxa de Informações constante Variável Variável Variável Modo de Conexão Orientado a conexão Orientado a conexão Orientado a conexão Não Orientado a conexão Protocolo AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL3/4 Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 92

93 ATM Adaptation Layer c Classe A: Suas características básicas são: A D Orientado a conexão, variação de atraso desprezível, nenhuma informação é perdida nem a ordem é alterada. B Alguns exemplos de serviços pertencentes à classe A são: -emulação de circuitos para serviços isócronos, -transmissão de voz e vídeo a taxas constantes (sem compressão ou compactação). Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 93

94 ATM Adaptation Layer c A B D Classe B: As características básicas dos serviços da classe B são as mesmas dos serviços da classe A, com taxa de transmissão passa a ser variável ( codificadas) mas as reproduções são feitas a taxas constantes. Por exemplo, transmissão de voz e vídeo a taxas variáveis (devido à compressão e compactação). Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 94

95 ATM Adaptation Layer c A B Classe C: D Os serviços desta classe são os tradicionais de comutação de pacotes como o X_25. Requisitos básicos em que os serviços desta classe devem se encaixar são: atraso máximo moderado, variação moderada do atraso, Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 95

96 ATM Adaptation Layer c A B Classe D: D As características dos serviços pertencentes à classe D são as mesmas da classe C, porém os serviços da classe D não são orientados à conexão. Um exemplo é a interconexão de redes utilizando TCP/IP. Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 96

97 Tamanho depende da aplicação mensagem Camadas Mais altas Cabeçalho A Cab.B payload payload 48 octetos Sub camada de convergência Sub camada de segmentação E recomposição Camada de adaptação ATM Cab.C 53 octetos Payload Camada ATM Célula ATM Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 97

112 Thank you very much for your attention Pedro de Alcântara Neto ATM RDSI - FL 112