REDES MULTIMÍDIA (ATM) OBJETIVOS

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1 REDES MULTIMÍDIA (ATM) Carlos Roberto OBJETIVOS Mostrar a evolução das Redes de Comunicações Definir Rede com Integração de Serviços: RDSI- FE e RDSI-FL Entender a tecnologia ATM: conceito, princípio de operação e aplicações Ilustrar aplicações de voz e vídeo em redes ATM Mostra a evolução das Redes de Acesso: definição, tecnologias de acesso para o par metálico, fibra óptica na rede de acesso 1

2 Redes de Telecomunicações Atuais As atuais redes de telecomunicações são caracterizadas pela especialização. Isto significa que para cada serviço de telecomunicações existe pelo menos uma rede específica para o transporte deste. Cada novo serviço requer: Rede Convencional - equipamentos diferentes; - caminho físico de comunicação diferentes ou adaptadores; - facilidades de rede diferentes Rede Telefônica Pública Outros Usuários Rede Comutação Pacote Telex Outra Usuário 2

3 Redes de Telecomunicações Atuais Redes de Telefonia. Redes de Comunicação de dados Domínio Público Domínio Privado Redes de transmissão de Sinais de TV Desvantagens das Redes de Telecomunicações Atuais Ponto de vista do usuário. Diversidade de equipamentos/interfaces. Pouca flexibilidade em termos de serviços. Ponto de vista do operador. Gerência/Supervisão do sistema complexa e distintas. 3

4 ACESSO DE USUÁRIO ÀS REDES CONVENCIONAIS 0xx Vídeo Conferência Vídeofone Modem Telefone 0xx xx xx TELEFONIA Fax Telex 0xx ?? ?? zzz xxx 5698 TELEX X.25 REDE PACOTES PERSPECTIVAS DO USUÁRIO Telefone ?? ?? Vídeofone 0XX Fax Vídeo Conferência !!! OPERADORA Telex X.25 4

5 Atributos para a Rede do Futuro Ponto de vista do usuário. Conectividade mais simples. Flexibilidade de novos serviços. Ponto de vista do operador. Gerência e supervisão comun. Flexibilidade na oferta de serviços. Solução: Rede com integração de serviços Serviços com requisitos distintos RDSI Rede Digital de Serviços Integrados 5

6 RDSI - Acesso Integrado (Usuário de um acesso integrado pode usar serviços RDSI transportados através das diferentes redes existentes) Cada serviço é provido por uma sub-rede separada O usuário enxerga uma única porta de acesso e um único protocolo Múltiplas sub-redes transparentes ao usuário Rede Telefônica Pública Outros Usuários Acesso ISDN Rede Comutação Pacote Telex Outra Acesso ISDN Usuário Por que RDSI? Uma única rede provendo diversos tipos de serviços Incrementação de rede simples e flexível a um baixo custo Facilidade de operação, manutenção e gerência Interfaces padronizadas Suporta serviços comutados por pacote ou circuito Maior inteligência na rede Controle do serviço pelo usuário 6

7 Rede Digital de Serviços Integrados - Faixa Estreita (RDSI-FE) - Definição CCITT Uma rede em geral evoluída da rede digital integrada de telefonia, que proporciona conectividade digital fim-a-fim para suportar uma variedade de serviços vocais e não vocais, aos quais os usuários têm acesso através de um conjunto limitado de interfaces usuário-rede padronizadas. Digitalização da Rede E1 E1 CPA-T CPA-T CPA-T ISDN CPA-T RDS I E1 E1 CPA-T RDS I E1 E1 CPA-T RDS I ISDN 7

8 Motivação para RDSI-FE REDE COMUM Acesso a Internet via modem Serviços oferecidos em redes distintas Profusão de interfaces dedicadas Sinalizações e numerações diferentes Serviços não simultâneos Instalações rígidas, caras e complexas RDSI Acesso a Internet a alta velocidade Serviços concentrados na mesma rede Unificação de interfaces Sinalizações e numerações únicas Serviços simultâneos Instalações simplificadas Acessos RDSI-FE São interfaces de acesso à rede. Dependem do tipo e número de canais RDSI que o constitui. 2 tipos: Acesso Básico (BRI) 2B+D = 144 Kbps Acesso Primário (PRI) 30B+D = 1,920 Mbps 8

9 CANAIS RDSI-FE Canal B (Bearer Channel) Transporta informação de usuário Voz, Áudio e Dados digitais 64Kbps Conexões permanentes ou via comutação de circuito Canal D (Data Channel) Transporta sinalização entre o usuário e a rede Pode transportar pacotes de dados do usuário 16Kbps ( acesso básico) 64Kbps (acesso primário) Conexão modo pacote Tipos de Acessos Rede Telefônica PAR de COBRE ACESSO BÁSICO: 2 x 64Kbit/s B(1) 64Kbit/s Voz, Textos, Dados, Imagens 128 Kbps B(2) 64Kbit/s Voz, Textos, Dados, Imagens D 16Kbit/s Sinalização, Dados de Pacote ACESSO PRIMÁRIO: Taxa de transmissão de 2.048Kbit/s B(1) 64Kbit/s Voz, Textos, Dados, Imagens 2 Mbps B(2) 64Kbit/s Voz, Textos, Dados, Imagens B(30) 64Kbit/s Voz, Textos, Dados, Imagens D 64Kbit/s Sinalização 9

10 Acesso Primário Canais H Canais com velocidades superiores a 64Kbps (n x 64Kbps) Tipos: H0 => 384Kbps (6 x 64Kbps) H11=> 1536Kbps (24 x 64Kbps Países T1) H12=> 1920Kbps (30 x 64Kbps Países E1) Um canal H é tratado como um único canal de faixa média e Não como vários de faixa estreita Configuração de Referência TE1 S NT2 T U V NT1 LT ET R TA LE TE2 Instalação do Usuário Linha Externa Central 10

11 Conexão de terminais diferentes (Acesso Básico RDSI) 11

12 Taxa de bits Características dos serviços FL Existem taxas de bit praticadas hoje e aquelas que serão obtidas no futuro através de técnicas de compressão e codificação. Natureza do tráfego CBR - Constant Bit Rate Burst - Tráfego em rajadas VBR - Variable Bit Rate Exemplos de Serviços RDSI-FL TV de alta qualidade; Vídeo Conferência Banda Larga; Transferência de Arquivos de Grande Volume; Teleação de alta velocidade (controle em tempo real); Vídeo on-demand; Correio de vídeo (para serviço de caixa postal eletrônica para transferência de figuras em movimento e som); Distribuição de informação digital irrestrita (distribuição de dados irrestrito); etc... 12

13 Classes de Serviços FL Serviços Interativos Conversacionais Telefonia, Videotelefonia e Videoconferência. Transferência de dados irrestrita. Fac-símile e imagens de alta resolução. Mensagem Correio de voz, áudio,vídeo, imagens e dados. Recuperação. Videotexto, bibliotecas e software. Base de dados. Vídeo sob demanda. Classes de Serviços FL Serviços Distributivos. Sem Controle de Apresentação. Difusão de TV e áudio e TV por assinatura. Informações broadcast cíclica - tempo, hora, informações, etc Telejornais. Com Controle de Apresentação. Educação e Treinamento remoto. Telesoftware. Vídeo PPV. 13

14 Texto Requisitos de Comunicação das Diversas Mídias Tráfego em rajadas Comunicação entre um terminal e um computador durante a execução interativa de um programa. Vazão média é dependente da aplicação. Varia de alguns bps até Mbps. Retardo máximo de transferência e sua variação estatística não constituem problemas. Taxa de erros deve ser muito baixa. Requisitos de Comunicação das Diversas Mídias Imagem Gráfica Tráfego em rajadas Excetuando-se o caso de imagens animadas. Vazão média chega a algumas dezenas de Mbps. Retardo máximo de transferência e sua variação estatística não constituem problemas. BER pode ser bem maior que PER para imagens representadas por uma matriz de pontos. A BER passa a ser intolerável para imagens com representação vetorial, que utilizaram compressão ou imagens médicas que são processadas apenas pelo computador. 14

15 Requisitos de Comunicação das Diversas Mídias Áudio Tráfego contínuo com taxa constante. Na utilização de técnicas de compactação ou compressão o tráfego se caracterizará com VBR. Na utilização de detecção de silêncio se caracterizará como um tráfego em rajadas. Retardo máximo de transferência e Variação estatística do retardo é intolerável para voz (comunicação interativa em tempo real). Retardo maior que 200 ms já incomoda os interlocutores. Os padrões estipulam 40 ms para distancias continentais e 80 ms para distancia intercontinentais. Requisitos de Comunicação das Diversas Mídias Áudio Altas taxas de BER e PER são aceitáveis devido à redundância dos sinais de áudio. Pacotes devem ser pequenos (no caso de voz menores que uma silaba). Perdas da ordem de 1% são toleráveis. Como as redes de alta velocidade utilizam a rede ótica, onde a taxa de erro típica é de 10-9, a detecção de erros para voz, onde não se utiliza técnicas de compressão, pode ser dispensada. Vazão média depende da qualidade do sinal desejada, da codificação e compactação. 15

16 Requisitos de Comunicação das Diversas Mídias Vídeo Tráfego contínuo e com taxa constante. O Retardo de transferência máximo tem grande importância e a variação estatística do retardo deve ser compensada. Normalmente como o vídeo vem acompanhado de áudio, uma vez obedecido os requisitos deste, estão obedecidos os daquele. Requisitos de Comunicação das Diversas Mídias A rede do futuro deverá trabalhar com serviços que terão características distintas VOZ DADOS VÍDEO Tolerância a Atraso Tolerância a Variação do Atraso Tolerância a Taxa de Erro Constância da informação Banda de Pico baixa baixa alta contínua baixa alta alta baixa surtos alta média média média média média 16

17 Requisitos de Comunicação das Diversas Mídias SERVIÇOS VOZ DADOS INTERATIVOS TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS VÍDEO HDTV VÍDEO TELEFONIA HQ TAXA DE BITS (MÉDIA) 32 Kbps Kbps 1-10 Mbps 1.5 a 15 Mbps Mbps Mbps ATM ATM - Asynchronous Transfer Mode (Modo de Transferência Assíncrono) : tecnologia de rede capaz de transportar toda forma superior de inteligência - voz, vídeo e dados - de um usuário para outro, seja em uma rede local (LAN) ou de longo alcance (WAN). Tecnologia adotado pelo ITU-T para suportar a Rede Digital de Serviços Integrados Faixa Larga - (RDSI-FL) 17

18 ATM - Definições básicas Multiplexação Assíncrona X Síncrona voz STM Time Slot 8 bits dados MUX vídeo Frame (125 µs) ATM CÉLULA (53 bytes) voz dados MUX vídeo Frame (125 µs) Efeitos do Tráfego - ATM x STM STM (Synchronous Transfer Mode). Banda disponível ao usuário FIXA. Excesso de tráfego oferecido causa BLOQUEIO. Depois da conexão estabelecida a QoS permance constante. ATM (Synchronous Transfer Mode). Banda disponível sob demanda. Sensibilidade da QoS em relação ao perfil de tráfego. Ganho estatístico no dimensionamento da rede. Necessidade de um Contrato de Tráfego e de sua Supervisão. 18

19 ATM - Definições básicas Um canal não é identificado pela posição fixa de seus slots em uma estrutura recorrente no tempo. Tira proveito da ATDM alocando, dinamicamente, partes da banda passante de acordo com a demanda dos serviços. Um canal ATM passa a ser identificado por um rótulo que representa a conexão lógica estabelecida para o transporte de segmentos de informação de um mesmo serviço. A taxa de transmissão de um serviço passa a ser determinada pelo número de células no tempo. ATM - Definições básicas Segmentação e Montagem das Células 19

20 VÍDEO ATM - Definições básicas A VISÃO ATM VOZ VÍDEO DADOS VOZ REDE ATM DADOS A Rede ATM transporta blocos de informação (células) com baixo delay e alta velocidade Dispositivos terminais convertem tráfego original para/de células ATM - Definições básicas Não existe proteção contra erros ou controle de tráfego na rede. A não proteção de erros é permitida uma vez que os enlaces são de alta qualidade. A perda de pacotes devido à overflow dos buffers, problema típico para a rede ATM, é minimizada à valores aceitáveis da ordem de 10-8 a 10-12, através da adequada alocação de recursos e dimensionamento dos buffers. 20

21 ATM - Definições básicas ATM opera no modo orientado à conexão. Antes da transferência da informação de um terminal para o destino, é realizada a fase de estabelecimento de conexão virtual (lógica), verificando se a disponibilidade recursos da rede é adequada para a necessidade, caso contrário, a sessão é descartada e não se inicia. Este modo orientado à conexão permite à rede garantir em todas as transmissões uma minimização da PLR. Com o encerramento da transmissão os recursos são colocados em disponibilidade para outras conexões. Conexões ATM - SVC e PVC SVC - Switched Virtual Connection - Conexão Virtual Comutada - utiliza mecanismos de sinalização Sinalização Sinalização 21

22 Conexões ATM- SVC e PVC PVC - Permanent Virtual Connection - Conexão Virtual Permanente - utiliza mecanismos de gerência Gerência de Rede ATM - Definições básicas A funcionalidade do cabeçalho é reduzida. Permite um rápido processamento na rede devido a um número limitado e funções, causando em um atraso de processamento e atraso de filas pequeno. Principal função é identificar a conexão virtual, por um identificador selecionado na fase de estabelecimento de conexão, e garantir o correto roteamento do pacote. Permite a multiplexagem de diversas conexões virtuais em um mesmo enlace. 22

23 ATM - Definições básicas Erros no cabeçalho causarão roteamento indevido e consequentemente perda de pacotes. Desta forma, um bit errado no cabeçalho ocasionará n bits errados ( n igual ao tamanho do pacote). Técnicas de detecção e correção de erros, no cabeçalho, são implementadas para reduzir o efeito de multiplicação de erros. ATM - Definições básicas O comprimento do payload é pequeno. Reduz o tamanho dos buffers e o atraso de filas no nós de chaveamento, garantindo um atraso total e variação estatística do atraso adequados à implementação de serviços de tempo real. 23

24 Arquitetura ATM TE TE TE UNI Switch NNI Switch UNI TE TE NNI NNI UNI Switch Gateway UNI TE TE TE Redes não ATM Arquitetura ATM TE - Terminal Equipment - São as máquinas onde estão as aplicações dos usuários da rede Switches - Elementos comutadores cuja função básica é realizar a conexão entre TE s - Comutação Espacial e Temporal - Armazenamento temporário 24

25 Arquitetura ATM Gateways - Conectam dispositivos não ATM à rede ATM - Conversão de protocolos - Podem prover as funções dos switches A célula ATM Fatores relevantes Comprimento fixo / Comprimento variável. Tamanho da célula ATM. Eficiência da Faixa de Transmissão. Complexidade de implementação. Retardo de Transferência. 25

26 A CÉLULA ATM Cabeçalho Payload 5 bytes 48 bytes pacote pequeno tamanho fixo - comutação eficiente por hardware conexão virtual, permite a multiplexação assíncrona de pacotes cabeçalho contém informação do circuito virtual payload pode ser voz, vídeo, dados Cabeçalho das Células nas interfaces UNI e NNI 8 Bits 1 GFC VPI 8 Bits 1 VPI 1º Byte VPI VCI VPI VCI 2º Byte VCI VCI PTI CLP HEC Payload 48 Bytes VCI VCI PTI CLP HEC Payload 48 Bytes 3º Byte 4º Byte 5º Byte Célula UNI Célula NNI 26

27 NOMENCLATURA DAS INTERFACES REDE ATM 1 REDE ATM2 NNI NNI NNI NNI NNI PNNI NNI NNI NNI NNI NNI UNI UNI PNNI - PRIVATE NETWORK-NETWORK INTERFACE Por que células com 53 bytes??? Compromissos: Eficiência de transmissão Atraso (empacotamento de sinal de voz) Complexidade de implementação do comutador 27

28 Padronização ATM Dois grandes órgãos padronizadores desta tecnologia ITU-T : órgão padronizador em telecomunicações, adotou o ATM como o modo de transferência para a RDSI-FL em ATM Fórum : órgão formado em 1991 por grandes empresas fabricantes de equipamentos de telecomunicações, o qual também realiza padronização desta tecnologia. O protocolo ATM modelo de referência Plano de Controle Camadas Superiores Camada AAL Camada ATM Camadas Superiores Camada de Adaptação Camadas Superiores Camada de Adaptação Camada ATM Plano do Usuário Camada Física Camada Física Plano de Gerenciamento dos Planos Plano de Gerenciamento das Camadas 28

29 O protocolo ATM modelo de referência Plano de Usuário Provê a transferência de informação do Usuário. Mecanismos referentes ao controle de fluxo e recuperação de erros são incluídos. Plano de Controle Realiza as funções de controle de chamada e de conexão. Inclui as funções de sinalização necessárias no estabelecimento, supervisão e liberação de uma chamada ou conexão. O protocolo ATM modelo de referência Plano de Gerência Gerenciamento de Camada - Responsável pelas funções de gerenciamento dos recursos e dos parâmetros das diversas subcamadas ATM. Gerenciamento do Plano - Responsável pelas funções de Gerenciamento como um todo e pela coordenação dos diversos planos. 29

30 O protocolo ATM modelo de referência na rede Usuário Usuário AAL AAL ATM ATM ATM ATM PHY PHY PHY PHY REDE ATM REDE ATM SUBDIVISÃO DAS CAMADAS CAMADAS AAL ATM PHY SUB- CAMADAS CS SAR TC PM FUNÇÕES Convergência Quebra e Remontagem Controle Genérico de Fluxo Inserção e remoção de Cabeçalho Interpretação de VPI/VCI Multiplexação e Demultiplexação de Células Desacoplamento de Taxa de células Geração e verificação de HEC Delineamento de células Geração e Recuperação de frames Transmissão pelo meio físico Conversão eletro-ótica 30

31 A sub camada dependente do meio físico - PMD Interfaces Físicas suportadas E Mbit/s, T Mbit/s E3 34 Mbit/s, DS3 45 Mbit/s UTP Mbit/s STS Mbit/s TAXI 100 Mbit/s UTP- 5 I55.52 Mbit/s STM-1, OC Mbit/s STM-4, OC Mbit/s STM-16, OC Gbit/s STM-64, OC Gbit/s trabalhos em andamento Transmissão sobre PDH E1 (2,048 Mbps) 1 byte 1 byte TS0 TS16 Célula ATM (53 bytes) 31

32 Transmissão sobre STM-1 (155,52 Mbps) (270 bytes/linha X 9 linhas X 8 bits/bytes) / 125 µs = bps 9 bytes 261 bytes 3 linhas SOH 1byte 260 bytes 1 linha AU-4 PTR Primeira célula de 53 bytes do container 5 linhas SOH POH Célula n Célula n+1 Restante da última célula do container anterior parte da última célula do container célula ATM A Camada ATM Responsável pelas funções Multiplexação e Demultiplexação de Células. Adição e remoção do cabeçalho (header). Chaveamento e encaminhamento de célula. Controle Genérico de Fluxo na UNI 32

33 Cabeçalho das Células nas interfaces UNI e NNI 8 Bits 1 GFC VPI 8 Bits 1 VPI 1º Byte VPI VCI VPI VCI 2º Byte VCI VCI PTI CLP HEC Payload 48 Bytes VCI VCI PTI CLP HEC Payload 48 Bytes 3º Byte 4º Byte 5º Byte Célula UNI Célula NNI Campo GFC Generic Flow Control Só possui significado na interface Usuário-Rede (UNI) Dois modos de operação: Modo controlado Modo não controlado Atualmente somente o modo não controlado é definido GFC=0000 GFC VPI VPI VCI VCI VCI PTI CLP HEC Payload 33

34 Campos VPI e VCI Identificam, de maneira única, o circuito virtual estabelecido VPI - Virtual Path Identifier : identifica o caminho virtual podendo assumir valores entre 0 e 4095 na NNI (campo de 12 bits) e entre 0 e 255 na UNI (campo de 8 bits). VCI - Virtual Channel Identifier : pode assumir valores entre 0 e tanto na UNI, como na NNI (campo de 16 bits) identifica o canal virtual. Necessários para os comutadores efetuarem o chaveamento das células. Conexões e Comutação ATM Para a transferência de informação na rede ATM é estabelecida uma conexão lógica chamada Virtual Channel Connection - VCC (Conexão de Canal Virtual). Uma VCC é formada pela concatenação de conexões virtuais, estabelecidas nos vários enlaces físicos da rede, denominadas de Virtual Channel Link - VCL (Enlace de Canal Virtual). 34

35 Conexões ATM VCC e VCL A 35

36 Tabela de Conexões Vídeo 44/15 3 Vídeo 19/63 Voz 23/ Dados 37/99 Dados 08/25 IN Port VPI/VCI 1 23/ / / /25 Vídeo 18/58 2 OUT Port VPI/VCI 5 76/ / / /99 ATM 6 5 Voz 76/07 Vídeo 52/54 VPI/VCI Só possui significado local Conexões e Comutação ATM A utilização de VPC simplifica a arquitetura de comutação e reduz o tempo de processamento e estabelecimento de novas conexões. VCI 1 VCI 2 VCI 1 VCI 2 VP VP Comutador de VC VC VC VC VC Comutador de VP VP VP VP VCI 4 VCI 3 VCI 1 VCI 2 36

37 Caminho Virtual - Aplicação Múltiplo canais destinados a uma localização comum, podem ser facilmente e rapidamente comutados pela rede se eles compartilham um VPI comum. Neste caso os comutadores efetuam apenas comutação de VP (VP crossconnect) ATM ATM Canais 58, 63, 42, 36 ATM Canais 58, 63, 42, 36 ATM Campo CLP Um único bit que permite à aplicação diferenciar duas prioridades de perda de células, o qual é usado pela rede como critério de descarte de células em caso de congestionamento : CLP = 0 - células com maior prioridade CLP = 1 - células com prioridade normal 37

38 Campo de PT Identifica qual o tipo de informação que está sendo transportada nos 48 bytes de carga útil : Os valores de 000 a 011, indicam que está sendo transportada informação de usuário Os valores de 100 a 111, indicam que está sendo transportada informação de gerência Qualquer nó congestionado, assim que recebe uma célula, pode modificar o seu header de forma a indicar que a mesma passou por nó em congestionamento. A Camada AAL Utiliza os serviços de Transporte de células da camada ATM para oferecer serviços com requisitos específicos. A camada AAL (ATM Adaptation Layer) realiza a adaptação dos dados gerados pelo serviço do usuário ao modo de transporte ATM, o qual é realizado por meio de células. Esta adaptação é realizada nas dependências do usuário, mais precisamente nos equipamentos de terminação de rede. 38

39 A Camada AAL A camada AAL é a primeira camada de protocolo fim-a-fim no modelo de referência do modelo de referência da RDSI-FL. Usuário Usuário AAL AAL ATM ATM ATM ATM PHY PHY PHY PHY REDE ATM Estrutura da Camada AAL AAL SAP SAP Subcamada de Convergência Específica do Serviço (SSCS) (pode ser nula) Fornece funções adicionais conforme a necessidade de serviços específicos CS AAL Parte Comum da Subcamada de Convergência (CPCS) Adiciona cabeçalhos aos quadros do usuário e assegura integridade no nível de quadros SAR Subcamada de Quebra e Remontagem SAP ATM SAP Converte quadros CPCS em Células. Adiciona cabeçalhos às células para garantir integridade no nível de célula 39

40 Estrutura da Camada AAL A terminologia utilizada para as unidades de troca de informações entre camadas obedece a regras estabelecidas. SDU - Unidade de informação de serviço, recebida por uma camada através da Interface com a camada superior. PDU - Unidade de informação de protocolo, gerada a partir de uma SDU de uma camada superior, adicionando as informações de controle da camada (PCI). A PDU é a unidade de informação entregue à camada inferior. PCI - Informação de controle do protocolo, que adicionada à SDU recebida, transforma-a em uma PDU da camada. Estrutura da Camada AAL 40

41 Princípio Geral da Adaptação APLICAÇÃO DO USUÁRIO - CAMADA SUPERIOR AAL CS H T H T H T ::: SAR H H SAR PDU CS PDU 48 Bytes H H H H H 53 Bytes A sub camada CS não é requerida por todas as AALs Classes de Serviços ATM Classes definidas pelo ITU-T na recomendação I.362 Temporização entre fonte e destino Taxa de Bit Modo de Conexão Camada de Adapatação usada Exemplo Classe A Classe B Classe C Constante Requerida Orientado a Conexão Não Requerida Variável Classe D Não orientado a Conexão AAL 1 AAL 2 AAL 3/4 AAL 3/4 Voz Vídeo Frame Realy Codificado X.25 AAL 5 IP Datagrama 41

42 Camada de Adaptação - AAL Categorias de Serviço CBR Constant Bit Rate (Taxa de Bit Constante) VBR-RT Variable Bit Rate - Real Time (Taxa de Bit Variável - serviço em tempo real) VBR-NRT Variable Bit Rate - Non-Real Time (Taxa de Bit Variável - serviço não em tempo real) ABR Available Bit Rate (Taxa de Bit Disponível) UBR Unspecified Bit Rate (Taxa de Bit não Especificada) GFR Guaranteede Frame Rate (Taxa de Frame Garantida) Princípio Geral da Adaptação APLICAÇÃO DO USUÁRIO - CAMADA SUPERIOR AAL CS SAR H T H T H T ::: H H SAR PDU CS PDU 48 Bytes H H H H H 53 Bytes A sub camada CS não é requerida por todas as AALs 42

43 Classes de Serviços e Tipos de AAL AAL 1 Mapeamento da aplicação para ATM Segmentação e remontagem de payload de 48 bytes Tratamento de erros atrasos - Acumula bytes em blocos de 48 bytes - Serviços de taxas constantes sensíveis a atraso AAL 2 - Serviços de tempo real em taxa variável - Vídeo e áudio - Serviços sensíveis a atraso AAL 3/4 - Mensagens de dados segmentadas em blocos - Transferência de dados sensíveis a erro AAL 5 - Informações segmentadas em blocos - Transferência de dados sensíveis a erro, com baixo overhead Gerenciamento do Tráfego Essencial para a operação adequada da rede, garantindo-se o nível de QoS adequado para cada classe de serviço (tráfego) Envolve: Contrato de tráfego Controle de admissão de conexão Traffic Shaping Policiamento de tráfego 43

44 Parâmetros Descritores de Tráfego São requisitados no momento do estabelecimento da conexão. Dividem-se em: Descritores do tráfego da fonte Descritores do tráfego (e QoS) da conexão Descritores de Tráfego DESCRITORES DO TRÁFEGO DA FONTE PCR: Peak Cell Rate (Taxa de pico de células) SCR: Sustainable Cell Rate (taxa média de células) MBS: Maximum Burst Size (duração máxima dos surtos) MCR: Minimum Cell Rate (taxa mínima de célula) DESCRITORES DO TRÁFEGO (QoS) DA CONEXÃO CLR: Cell Loss Ratio (taxa de perda de células) CTD: Cell Transfer Delay (atraso de transferência de célula) CDV:Cell Delay Variation (variação do atraso de célula) CDVT:(Cell Delay Variation Tolerance) Tolerância à variação do atraso de célula) 44

45 Descritores de Tráfego PCR => Quantidade máxima de células por unidade de tempo que a fonte pode emitir durante um dado período de tempo SCR => Taxa média ao longo do tempo da quantidade de células por unidade de tempo que a fonte pode emitir. MBS => Quantidade máxima de células que uma fonte pode emitir à taxa PCR durante um surto (rajada) de tráfego. BT => (Busrt Tolerance): Tempo máximo que a rede aceita como duração do PCR MCR => Quantidade mínima de células por unidade de tempo que uma aplicação necessita para o seu funcionamento. MCR pode ter valor nulo. Parâmetros da Qualidade de Serviço - QoS Negociáveis entre usuário e a rede CLR => Taxa máxima de perda de células especificada (aceitável) pelo usuário maxcdt => Atraso máximo de célula especificada pelo usuário CDVT ou peak-to-peak CDV => Variação pico-a-pico do atraso máximo de célula Não negociáveis CER - Cell Error Ratio (taxa de erro de célula) SECBR - Severely Errored Cell Block Radio (taxa de bloco de bloco de célula severamente corrompidos) CMR - Cell Misinsertion Rate (taxa de célula incorretamente inseridas) 45

46 Parâmetros da Qualidade de Serviço - QoS Taxa de perda de célula: Relação entre a quantidade de células perdidas e células transmitidas em um VPI/VCI Células perdidas CLR = Total de células transmitidas Atraso máximo de transferência de células: é o tempo máximo que a célula leva para atravessar a rede. O atraso é provocado por: Propagação Transmissão Comutação Filas Parâmetros da Qualidade de Serviço - QoS Variação no atraso de célula: é a diferença medida entre o instante real de chegada da célula e o instante esperado. Pode ser causado por: multiplexação filas inserção de células O&M. Tempo de referência Tempo real da chegada Tr6 Tr5 Tr4 Tr3 Tr2 Tr1 Tc6 Tc5 Tc4 Tc3 Tc2 Tc1 CDV 46

47 Parâmetros não negociáveis Células recebidas com erro CER = Total de células recebidas Número de blocos severamente corrompidos SECBR = Número total de blocos transmitidos Células incorretamente inseridas CMR = Intervalo de tempo Descritores de Tráfego Requeridos e Parâmetros de QoS PCR SCR MCR MFS CLR maxcdt P2P-CDV CBR VBR-RT VBR-NRT ABR GFR Opcional Opcional UBR 47

48 Contrato de Tráfego O Contrato de Tráfego Usuário / Rede é negociado no estabelecimento da Chamada. Exigências de QoS da Conexão (padronizados) declaram as necessidades da aplicação para o Grau de Serviço particular da Conexão: Taxa de perda de células (CLR). Atraso de transferência de célula. Variação do retardo - cell delay variation - CDV. Contrato de Tráfego Eu quero um CBR Eu necessito de um PCR de cel/seg Eu necessito de um CTD de 100 mseg AAL1 ATM Eu quero um NRT-VBR AAL5 Eu necessito de um PCR de 5000 cel/seg e de 1 um SCR de 2000 cel/seg Eu necessito de um CLR de 1 em 10 milhões 48

49 Voz Sobre ATM Voz Telefonia (Fala) Dados na faixa de Voz (Fax, Modem s de Dados) Problemas: atrasos de empacotamento/desempacotamento, transferência sincronismo entre origem e destino Tipos de Adaptação PBX AAL 1 AAL 2 AAL 5 ATM ATM ATM Sem Compressão Com Compressão Voz Uso eficiente da banda; 11% de overhead Aplicação em redes públicas para voz CBR Eficiente para Emulação de circuitos Voz Voz Voz Uso ineficiente da banda; 28% de overhead Aplicação no transporte de voz empacotada Eficiente na multiplexação de voz empacotada Voz Uso eficiente da banda; 25% de overhead Aplicação no transporte de voz CBR Interface de baixo custo para desktop 49

50 Emulação de Circuitos Possibilita que os circuito existentes possam ser mapeados sobre ATM Utiliza conexão CBR (Constant Bit Rate) AAL1 Modo UCE (Unstructured Circuit Emulation - não estruturado) Não existe o reconhecimento de estruturas de quadro dos circuitos Modo SCE (Structered Circuit Emulation - Estruturado) A estrutura de quadro, por exemplo, 32 timeslot do E1, é reconhecida e mapeada através da rede ATM PBX E1 Rede ATM Emulação do circuito E1 conexão CBR E1 PBX Emulação de Circuito - Não Estruturado Quadro E1; 32X8 bits = 256 bits bits 256 bits 47 bytes = 376 bits 47 bytes = 376 bits Cabeçalho da camada AAL1 (1 byte) Cabeçalho da Célula ATM (5 bytes) 50

51 Emulação de Circuito - Estruturado Quadro n Quadro n+1 Quadro n bytes Cabeçalho da AAL1 Para preencher totalmente a célula existe a necessidade de se esperar por 47 quadros (47 amostras). Compromisso entre eficiência e atraso Pode estar vazio 53 bytes Cabeçalho ATM Emulação de Circuito - Estruturado Quadro n Quadro n+1 Quadro n bytes Cabeçalho da AAL1 Emulação de circuito estruturado possibilita a comutação de sub taxas de 2 Mbps (N x 64kbps) Pode estar vazio 53 bytes Cabeçalho ATM 51

52 Vídeo Sobre ATM Pode ser classificado em dois tipos: Recuperação/distribuição de vídeo pré gravado (vídeo sob demanda, pay-per-view) Vídeo conversacional em tempo real (vídeo conferência) Mbps MPEG Codificação pode ser: Off line usando software On line usando hardware (CI) Decodificação em tempo real Controles do tipo VCR Vídeo em Tempo Real REDE ATM Codificação e Decodificação em tempo real 52

53 Vídeo Sobre ATM - Pilha de Protocolos TCP/IP TCP/IP Emulação de Circuito MAC MAC AAL 1 CPCS-PDU AAL 5 CPCS-PDU (VBR, ABR, UBR) Célula Célula 53

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