UNIDADE II. Fonte: SGC Estácio e João Bosco M. Sobral

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1 UNIDADE II Aula 8 Redes ATM Fonte: SGC Estácio e João Bosco M. Sobral

2 A RDSI-FE (Rede Digital de Serviços Faixa Estreita) apareceu como uma evolução das tradicionais redes telefônicas, para redes de tecnologia inteiramente digitais capazes de suportar tráfego de voz e não voz, fornecendo diversos serviços, através de dispositivos com interfaces padrões. A RDSI-FL (Faixa Larga) surgiu como padrão que atendesse velocidades maiores que àquelas definidas na RDSI-FE ( > 2 MBps). O ATM surgiu em 1980 como a tecnologia de comutação a ser empregada nas redes RDSI-FL (Primeira Rec. I.121 pelo ITU-T). T) Tradicionalmente as interfaces da RDSI-FE utilizam a técnica TDM (padrão PDH e SDH), onde um time slot é alocado mesmo que não se tenha carga útil a ser transmitida (por exemplo um período de silêncio). i No ATM o processo de multiplexação é estatístico, onde os usuários da rede utlizam os recursos da mesma apenas se houver carga útil presente. O ATM é classificado como uma técnica de comutação rápida de pacotes, de tamanho fixo denominado célula. Daí a designação de comutação de células ou Cell Relay. São entidades de padronização do ATM: o ANSI (American National Standards Institute), o IETF(Internet Engineering Task Force), ETSI (European Telecommunications Standards Institute) e o ATM Forum.

3 O ATM (Asynchronous Transfer Mode) é uma tecnologia de comutação rápida de pacotes baseada em padrões abertos permitindo transmitir diversos tipos de tráfego como voz, imagens e vídeo. O ATM pode ser usado em redes de longa distância i (WAN), redes metropolitanas (MAN) e redes locais (LAN). O ATM permite dois tipos de conexão: PVC ou CVP (Permanent Virtual Circuit): circuito virtual permanente, onde a conexão é fixa e é feita através do administrador da rede; SVC ou CVC (Switched Virtual Circuit): circuito virtual comutado, onde a conexão é estabelecida automaticamente, através dos protocolos de sinalização. O tamanho fixo das células permite prever e especificar o tamanho dos buffers, além de modularizar o projeto dos comutadores. Aprincipaldesvantagem do ATM é o overhead de cerca de 10 % ( 5 octetos em 53 octetos são referentes à cabeçalho). A QoS (Quality of Service) são parâmetros de desempenho (retardo, taxa de perda de células...) definidas por exemplo pelo ATM Forum. O ATM é uma tecnologia que foi desenvolvida para aplicações de tráfego em rajadas. O Tráfego de dados é um exemplo de tráfego em rajadas,e o tráfego de voz e vídeo(isócronos) devidamente codificados também possuem o comportamento em rajadas.

4 O ATM é uma tecnologia que trata tráfego em rajadas e tipicamente utiliza comutação de pacotes. No ATM o pacote é chamado célula, ou seja pacotes de tamanho fixo. A célula tem um payload de 48 bytes e 5 bytes de cabeçalho, totalizando 53 bytes. Por exemplo temos voz, dados e vídeo e um dispositivo que converte estes sinais originalmente em células. O dispositivo marca apropriadamente as células e são multiplexadas em um enlace para à rede ATM. A rede ATM comuta e transporta as células ao seu destino apropriado. Se desejamos adicionar um novo tipo de tráfego, não necessitamos mudar a infraestrutura, apenas adequar os dispositivos nas extremidades da rede.

5 ETD (Equipamento Terminal de Dados): computadores, estações de trabalho exigindo adaptações (placa NIC=Network Interface Card) e programas adicionais para se interconectar à rede ATM. Switches (Comutadores): permite interligar diferentes pontos da rede e alterar conexões conforme a necessidade. As principais funções da switch referem-se à comutação espacial e temporal. A cada switch os dados de endereçamento são verificados e alterados para adequar o roteamento que a próxima switch assumirá. Os dados de endereçamento são especificados nos campos VPI=Virtual Path Identifier (Identificador de caminho virtual) e VCI=Virtual Channel Identifier (Identificador de canal virtual). Outra função da switch é o tratamento das colisões, ou seja, quando informações de entradas diferentes se destinam à mesma saída. A solução é atrasar uma das entradas, e portanto a switch deverá prover facilidades de buffering (capacidade) e queuing (enfileiramento). Em suma, a switch também é responsável pelo aramzenamento temporário de células. Gateway (Portais): o gateway propicia a integração entre uma rede ATM e outra não ATM.

6 A interligação da rede ATM é feita através da interface UNI (User Network Interface) e NNI (Network Node Interface). Principais funções da UNI (User Network Interface): Especificação do meio físico (fibra, cabos metálicos, conectores...) Sincronismo para recebimento/transmissão dos quadros. Montagem e desmontagem do quadro de transmissão (que pode ser SDH ou SONET). Codificação para transmissão. Desacoplamento das taxas de transmissão de células: células vazias (idle) são enviadas na ausência de informação). Controle de erro no cabeçalho. Delineamento da célula, identificação do tipo de célula, divisão da célula em diferentes quadros STM, roteamento e conformação do tráfego. Gerência, controle o do tráfego e congestionamento o e to e sinalização ação NNI (Network Node Interface): a NNI interliga switches entre si, englobando de meios físicos de interligação até protocolos, manutenção e gerência de redes.

7 A tecnologia ATM é uma tecnologia baseada em camadas: Camada física (Physical Layer): Subcamada do Meio Físico: especifica características mecânicas, elétrica e ópticas dos meios de transmissão adotados. Subcamada de Convergência de Transmissão: especifica funções de verificação do conjunto de bits com o controle de erro, delineamento das células, desacoplamento da taxa de transferência, além de transporte de bits especiais para operação, administração e manutenção. Camada ATM (ATM Layer): especifica funções dedicadas à comutação espacial e temporal do conjunto de bits, extração do cabeçalho da célula e controle de tráfego. Camada de adaptação ATM (ATM Adaptation Layer): Subcamada de Segmentação e Recomposição: especifica funções destinadas a decompor mensagens oriundas de camadas superiores, de forma à adaptá-la para envio à camada adjacente inferior (Camada ATM). Subcamada de Convergência: especifica as funções dedicadas a propiciar serviços típicos da camada de transporte do modelo OSI. OBS: Na próxima página, figuras representativas da camada ATM.

8 Existe uma diferença entre a definição da camada física ATM e a mesma camada no Modelo OSI tradicional. A menor unidade de informação na camada física do Modelo OSI é o bit, enquanto no ATM é a célula. Existem células funcionais, que na camada física recebe a denominação de TCS- Transmission Convergence Sublayer, ou subcamada de convergência de transmissão. A camada física de convergência de transmissão determina a regra de codificação, conectores e tipo de fibra óptica. Outra função é o delineamento da células, ou seja, a partir de um feixe de bits, estes devem ser limitados dentro da célula. Podemos comparar a rede ATM a um pescador que tenta fisgar um peixe, lançando um anzol insistentemente., que no caso do ATM é representado por uma célula. Se uma célula é enviada, é porque dados são enviados. Se não for enviado nenhum tipo de dado, são enviadas células vazias à rede, e a subcamada de convergência irá eliminá-las no destino, a fim de que o fluxo de células permaneça constante. - TCS: Subcamada de Convergência de Transmissão: Especificação para o PMDS (Physical Medium Dependent Sublayer) Delineamento de células Inserção de células vazias em períodos de silêncio - PMDS: camada dependente do meio físico Especificação de meios, conectores e códigos de linha

9 AAL ATM Física Fontes: e Adonai.eti.br

10 Camada ATM: a função primordial da camada ATM é direcionar as informações recebidas enviando-as às camadas superiores, remetendo-as para o próximo ponto da rede. Isto é feito através do cabeçalho, que possui os seguintes campos: GFC (Generic Flow Control): controle do fluxo de células l de 4 bits, a fim de se evitar congestionamentos, previsto apenas na UNI. VPI (Virtual Path Identifier): este campo é a parte mais significativa do código que representa a conexão, que é formado pelo VPI+VCI. Na UNI tem 8 bits enquanto na NNI tem 12 bits. VCI (Virtual Channel Identifier): corresponde a parte menos significativa do identificador de conexão, possuindo 16 bits para a UNI e NNI. PT (Payload Type): significa o tipo de informação contida na célula: dados de usuário ou de gerência de redes. CLP (Cell Loss Priority): campo de um bit que indica células de mais baixa prioridade. id d Estas células l tem maior chance de serem descartadas d do que outras. HEC (Header Error Control): código de 8 bits para controle de erros relativo apenas ao cabeçalho. Também auxilia no delineamento de células.

11 A interface UNI é uma interface entre equipamentos terminais onde protocolos ATM e a rede ATM é implementada. O diagrama abaixo resume as camadas físicas especificadas pelo ATM Forum que inclui fibras óptica multimodo, monomodo, cabo de par trançado com e sem blindagem e cabos coaxiais. Fibra Multimodo: > 100 MBps, codificação 4B/5B > 155 MBps, SONET STS-3c > 155 MBps, codificação 8B/10B - Fibra Monomodo: 155 MBps, SONET STS-3c Par Trançado: c/ blindagem: > 155 MBps, codificação 8B/10B s/ blindagem: cat.3: > 52 MBps, cat.5: > 155 MBps Cabo Coaxial: > 45 MBps, DS3

12 A facilidade básica da hierarquia SONET (e respectivamente nos padrões do ITU-T o SDH) é envelopar um feixe de bits em um tipo de quadro independente do meio de transmissão. O quadro SONET /SDH de 155 MBps é usado para especificação da camada física do ATM: As células são delineadas dentro do quadro SONET utilizando-se o HEC=Header Error Check ou checagem de erro de cabeçalho. O receptor identifica os limites de uma célula checando os 5 primeiros bytes de uma célula. Os quatro primeiros bytes da sequência são checados com o quinto byte. Se a checagem é positiva um contador irá contar 48 bytes e fará nova checagem para identificar a célula seguinte. O mecanismo de checagem deve ser mais poderoso que um simples CRC, uma vez que sequências de células vazias teriam basicamente o mesmo HEC=0. Isto é resolvido através do COSET (sequência de bits com 0s e 1s) em conjunto com o CRC através de uma função XOR.

13 O receptor identifica blocos de 5 bytes que satisfaçam o cálculo do HEC As células são delineadas dentro do quadro SONET utilizando-se o HEC=Header Error Check ou checagem de erro de cabeçalho. O receptor identifica os limites de uma célula checando os 5 primeiros bytes de uma célula. Os quatro primeiros bytes da sequência são checados com o quinto byte. Se a checagem é positiva um contador irá contar 48 bytes e fará nova checagem para identificar a célula seguinte. O mecanismo de checagem deve ser mais poderoso que um simples CRC, uma vez que sequências de células vazias teriam basicamente o mesmo HEC=0. Isto é resolvido através do COSET (sequência de bits com 0s e 1s) em conjunto com o CRC através de uma função XOR. Payload = 135,63 MBps no STS-3c

14 ATM e Frame Relay Ambas as tecnologias utilizam comunicação orientada à conexão Ambas permitem dividir a banda de um enlace físico através de circuitos virtuais (VC) ATM VPI (Virtual Path Identifier)e VCI (Virtual Channel Identifier) Frame Relay DLCI (Data Link Connection Identifier) Ciruitos virtuais ATM: A rede ATM utiliza uma estrutura hirárquica para criar circuitos virtuais Circuitos it virtuais i Frame Relay O Frame Relay utiliza uma estrutura simples para criação de circuitos virtuais Fonte: / /388 d l l i Fonte: atm edgard

15 1. Complete a sentença abaixo: Uma célula ATM possui octectos., sendo que o cabeçalho possui octetos. Os campos identificadores de caminho e canal virtual são respectivamente denominados de e. O campo é responsável pelo controle de fluxo, e o campo pela priorização de células, sendo o principal mecanismo de QoS no ATM. O campo HEC realiza a checagem de, além do de células. 2. Quais são as funções da camada AAL (AAL Layer) do ATM? 3. Explique a diferença entre comutação espacial e temporal de circuitos realizado no ATM. 4. Qual a diferença entre VC (ou SVC) e VP (ou PVC) em uma rede ATM? 5. Cite as 3 camadas de uma arquitetura de rede ATM.

16 6. As interfaces de camada física implementadas pelo ATM: ( ) 155 Mbit/s ( )64Kbit/s ( ) 622 Mbit/s ( )34Mbit/s 7. Marque Verdadeiro ou Falso: São características importantes da tecnologia ATM: ( )C Comutação temporal e espacial. ( ) Identificação de circuitos virtuais através de VCI e VPI. ( ) Checagem de erros em camada 3. ( )C Controle de fluxo na camada de transporte. ( ) Orientada à conexão. ( ) Velocidades 34, 155 e 622 Mbit/s. 8. Esquematize uma célula ATM, destacando os campos usados no controle de fluxo e checagem de erros de cabeçalho. 9. Sobre a rede ATM podemos afirmar (marque as alternativas verdadeiras): d ( ) É segmentada em 3 camadas: física, ATM e AAL. ( ) A célula tem ao todo 48 bytes. ( ) As camadas ATM tem correspondência apenas na camada 1 e 2 do modelo OSI. ( ) O VCI e o VPI são responsáveis pela identificação do circuito virtual. ( ) O campo HEC checa a integridade da célula (cabeçalho + payload)

17 6. As interfaces de camada física implementadas pelo ATM: ( ) 155 Mbit/s ( )64Kbit/s ( ) 622 Mbit/s ( )34Mbit/s 7. Marque Verdadeiro ou Falso: São características importantes da tecnologia ATM: ( )C Comutação temporal e espacial. ( ) Identificação de circuitos virtuais através de VCI e VPI. ( ) Checagem de erros em camada 3. ( )C Controle de fluxo na camada de transporte. ( ) Orientada à conexão. ( ) Velocidades 34, 155 e 622 Mbit/s. 8. Esquematize uma célula ATM, destacando os campos usados no controle de fluxo e checagem de erros de cabeçalho. 9. Sobre a rede ATM podemos afirmar (marque as alternativas verdadeiras): d ( ) É segmentada em 3 camadas: física, ATM e AAL. ( ) A célula tem ao todo 48 bytes. ( ) As camadas ATM tem correspondência apenas na camada 1 e 2 do modelo OSI. ( ) O VCI e o VPI são responsáveis pela identificação do circuito virtual. ( ) O campo HEC checa a integridade da célula (cabeçalho + payload)

18 10. Sobre a comutação em uma rede ATM : I. A comutação espacial multiplexa vários PVCs II. A comutação temporal é a troca de VPI/VCIs de um circuito virtual III. A comutação de células pode ser temporal, espacial, ou ambas simultâneamente IV. Quando um circuito it virtual entra em uma porta física P1, saindo em outra P2 dizemos que ocorreu uma comutação espacial. Estão corretas: a. I, II b. II, III, IV c. I e IV d. I, II e III e. nenhuma