ATM Asynchronous Transfer Mode

1. ATM Asynchronous Transfer Mode Rede Digital de Acesso FEUP Junho 2000 João Antunes

3. ATM Combinar na mesma tecnologia Voz Dados Imagem Vídeo De forma completamente integrada

4. Antes… • Diferentes redes baseadas em diferentes tecnologias, desenvolvidas independentemente umas das outras • Redes Telefónicas – sinais de voz e com restrições em termos de largura de banda, fax e dados • Redes exclusivamente de dados

5. Serviços - requisitos de LB

6. ATM – quais as vantagens? • Integração de vários serviços, tais como voz, imagem, vídeo, dados e multimedia, com a respectiva adaptação dos diferentes requisitos e padrões de tráfego • Standardização das estruturas de rede e respectivos componentes, permitindo reduções de custos para os operadores • Disponibilidade de largura de banda para novas tecnologias, tais como tele-medicina, VoD, e-learning, etc.

7. ATM – quais as vantagens? • Transmissão independente do meio. As células ATM podem ser transportadas sobre PDH, SDH, SONET, etc., todos eles transparentes para o ATM. • Escalabilidade, ou seja, flexibilidade em adaptar a largura de banda a novos requisitos. • Garantia de Qualidade de Serviço. • O ATM pode ser utilizado na rede local ou na rede alargada.

8. ATM – quais as desvantagens? • Complexidade • Custos elevados de implementação

9. ATM – o que é? • Tecnologia de comunicação de dados, baseada na comutação de células. • Usa células com comprimento fixo de 53 bytes, sendo 5 bytes para o cabeçalho (Header) e 48 bytes para os dados (Payload). • Existe um fluxo contínuo de células entre o utilizador e a rede e vice-versa. Caso não hajam dados a transportar, são introduzidas células “em branco” no fluxo. Se as necessidades de largura de banda aumentarem, o racio entre células usadas e células ”em branco” aumenta. Desta forma facilmente se adapta a largura de banda às necessidades.

10. ATM – Interfaces Redes Públicas • UNI (User to Network Interface) – Norma ITU-T Q.2931 • NNI (Network Node Interface) – Norma ITU-T Q.2764 Redes Privadas • Private NNI e Private UNI – ambos definidos pelo ATM Forum

11. ATM – Formato da célula

12. ATM – Circuito Virtual • Estabelecimento de circuito virtual antes do inicio da transferência da informação. • Ligação Virtual – não existe fisicamente, apenas nas “tabelas de routing” • As células são encaminhadas de acordo com a informação dos campos VPI/VCI

13. ATM – Modelo de Referência

14. ATM – Modelo de Referência • User plane – transporta a informação do utilizador para determinada aplicação. Usa os níveis físico, ATM e AAL. • Control plane – gere a activação, manutenção e desactivação das ligações usadas pelo User plane. • Management plane – inclui a gestão dos vários níveis bem como dos planos. O nível de gestão monitoriza e coordena as tarefas individuais de cada nível.

15. ATM – Modelo de Referência • Nível Físico – o ATM não especifica um meio de transmissão em particular. O SDH/SONET são os mais utilizados em termos de backbone, embora também se utilizem as tecnologias PDH ou xDSL. Formato SDH

16. ATM – Modelo de Referência • Nível ATM – as funções mais importantes deste nível são o transporte e a comutação de células ATM. O que este nível faz é adicionar os cabeçalhos à informação recebida do nível de adaptação. Multiplexagem / Demultiplexagem das células ATM. Não executa quaisquer funções em termos de controlo de erros ou de fluxo.

17. ATM – Modelo de Referência • Nível Adaptação ATM (AAL) – a função deste nível é adaptar as características internas da rede às características dos diferentes tipos de trafego que a utilizam. Existem 4 tipos diferentes de serviços – AAL1, AAL2, AAL3/4 e AAL5. • O AAL é dividido em dois sub-níveis: CS – Convergence Sublayer SAR – Segmentation and Reassembly Sublayer

18. ATM – Níveis de Adaptação (AAL) • AAL 1 – transporte de aplicações Real Time (voz, vídeo) CBR – constant bit rate • AAL 2 – transporte de aplicações Real Time VBR – variable bit rate • AAL 3/4 – transporte end-to-end de ligações orientadas à conexão e não orientadas à conexão. O sub-nível CS é dividido em dois: SSCS – Service Specific Convergence Sublayer CPCS – Common Part Convergence Sublayer • AAL 5 – criado para responder aos requisitos específicos do Frame Relay, TCP/IP e LAN Emulation. É uma versão reduzida do AAL 3/4.

19. ATM – Sincronização das células Como é que o receptor detecta a chegada de uma célula ATM?

20. ATM – Detecção e Correcção de Erros Como se processa a detecção e correcção dos erros?

21. ATM – Sinalização • Tem de ser estabelecido um circuito virtual, antes de se dar início à transferência dos dados. • Os circuitos PVC (permanent virtual circuit) comportam-se como linhas dedicadas, sendo as alterações feitas unicamente pelo operador. • Os circuitos SVC (switched virtual circuit) são estabelecidos pelo utilizador, utilizando procedimentos de sinalização. • No entanto é necessário um canal separado para transporte da informação relacionada com a sinalização. Este canal é fixo para ligações extremo a extremo. • As células com um VCI=5 são detectadas pelos comutadores como contendo informação de sinalização.

22. ATM – Sinalização • Mensagens utilizadas pelo protocolo de sinalização: • Setup • Call Proceeding • Connect • Connect ack • Release • Release complete

23. ATM – Categorias de Serviço

24. ATM – Categorias de Serviço

25. ATM – Contratos de trafego Os parâmetros do trafego definem os tipos de serviço: • Peak Cell Rate (PCR) – define o valor máximo de bit rate que pode ser transmitido a partir da origem • Cell Delay Variation Tolerance (CDVT) peak – tolerância da variação do atraso da célula em relação ao PCR. • Sustainable Cell Rate (SCR) – limite máximo para valores de transmissão de células pelo emissor. • Cell Delay Variation Tolerance (CDVT) sustained – é o valor de CDVT em relação ao SCR.

26. ATM – Contratos de trafego Os parâmetros do trafego definem os tipos de serviço: • Maximum Burst Size (MBS)/Burst Tolerance (BT) - valor máximo, em tempo ou número de células, que o emissor pode transmitir o PCR. • Minimum Cell Rate (MCR) – valor mínimo de transmissão de células assegurado pelo operador (para ABR).

27. ATM – Gestão de trafego • De forma a manter uma determinada qualidade de serviço em todos os serviços ATM, é importante que não hajam congestões na rede. • De forma a evitar estas situações, foram introduzidos mecanismos de controlo e regulação, para que os vários circuitos virtuais não interfiram entre si.

28. ATM – Gestão de trafego Assim temos: • Connection admission control (CAC) – confirma, no decorrer do processo de sinalização, se o circuito poderá manter níveis de QoS e se não afectará o nível de QoS dos circuitos já estabelecidos, de acordo com o contrato de trafego estabelecido. • Usage parameter control (UCP) ou policing – verifica se os parâmetros acordados no contrato estão a ser cumpridos. As células que não estejam conformes, são colocadas com o CLP=1. • Cell loss priority control – assegura que as células com CLP=1, são rejeitadas (nos casos em que é necessário)

29. ATM – Qualidade de Serviço As Classes de Serviços são independentes do tipo de serviço. As Classes de Serviços são definidas pela especificação de diferentes valores para os seguintes parâmetros: • CTD • CDV • CLR

30. ATM – Medidas de Qualidade de Serviço Os parâmetros apresentados estão de acordo com a recomendação ITU-T I.356:

31. ATM - Informação Adicional ATM Forum www.atmforum.org ATM References http://www.dit.upm.es/infowin/atmeurope/atmrefs.html Vinay Ravuri's ATM and Multimedia Home Page: http://www.digicoms.com/atmpage/ ATM Tutorial http://www.scan-technologies.com/tutorials/ATM%20Tutorial.htm ATM Pocket Guide, Wandell & Goltermann http://www.wg.com