ATM ( Asynchronous Transfer Mode )

1. ATM (Asynchronous Transfer Mode) Modo de Transferencia Asíncrona

2. Es una tecnología basada en la transmisión de toda la información en paquetes pequeños de tamaño fijo llamados células o celdas • Emplea el concepto de Conmutación de Celdas (Cell Switching), combina: • Conmutación de Paquetes utilizada en redes de datos • Conmutación de Circuitos utilizada en redes de voz ATM se basa en el concepto de Conmutación Rápida de Paquetes (Fast Packet Switching) en el que se supone una fiabilidad muy alta a la tecnología de transmisión digital, típicamente sobre fibra óptica, y por lo tanto la no necesidad de recuperación de errores en cada nodo. Ya que no hay recuperación de errores, no son necesarios los contadores de número de secuencia de las redes de datos tradicionales, tampoco se utilizan direcciones de red ya que ATM es una tecnología orientada a conexión, en su lugar se utiliza el concepto de Identificador de Circuito o Conexión Virtual (VCI).

3. ATM ha sido definido para soportar de forma flexible, la conmutación y transmisión de tráfico multimedia comprendiendo datos, voz, imágenes y vídeo. ATM soporta servicios en modo circuito, similar a la conmutación de circuitos, y servicios en modo paquete, para datos. Definiciones

4. Razones de conmutación de celdas: - Primero: la conmutación de celdas es altamente flexible y puede manejar con facilidad tanto tráfico de velocidad constante (audio, video) como variable (datos). - Segundo: por las velocidades tan altas que se contemplan (gigabits por segundo), la conmutación digital de las celdas es más fácil que el empleo de las técnicas tradicionales de multiplexión, en especial si se usa fibra óptica. -Tercero: para la distribución de televisión es esencial la difusión. Esto es proporcionado por la conmutación de celdas, pero no por la conmutación de circuitos.

5. Cada celda tiene una longitud de 53 bytes divididos en: - 5 de cabecera - 48 de información o carga útil

6. Las celdas pequeñas y de longitud constante son ventajosas para tráfico con tasa de bit constante (Voz, Vídeo) ya que permiten un tiempo de latencia bajo, constante y predecible, y una conmutación por hardware a velocidades muy elevadas. En el caso de pérdida de celdas por congestión o corrupción, la pérdida puede ser remediable o recuperable. El tráfico de Voz y Vídeo, no es muy sensible a pequeñas pérdidas de información, pero si es muy sensible a retardos variables, sucediéndole lo contrario al tráfico de datos. En una red ATM, donde las celdas no están reservadas sino asignadas bajo demanda, el conmutador receptor no puede determinar por adelantado a que canal corresponde cada celda. La Celda ATM debe transportar la identificación de la conexión a la que pertenece, de esta forma no existirán Celdas vacías ya que serán utilizadas por conexiones pendientes. La cabecera presente en cada celda, consume aproximadamente un 9.5% del ancho de banda, por el ancho de banda bajo demanda de que dispone, en lugar de tenerlo permanentemente reservado y eventualmente desperdiciado.

7. La adopción de una cabecera de 5 bytes ha sido posible, porque no se realiza recuperación de errores en los nodos intermedios, tampoco se emplean direcciones válidas a nivel de toda la red, tales como la dirección MAC en Ethernet o IP en redes tipo TCP/IP Definiciones

8. Tecnología Orientada a Conexión. Para hacer una llamada primero se debe enviar un mensaje para establecer la conexión. Después, todas las celdas subsecuentes siguen la misma trayectoria al destino. La entrega de celdas no está garantizada, pero sí su orden. Si las celdas 1 y 2 se envían en ese orden, y ambas llegan, lo harán en ese orden, nunca la 2 primero y después la 1. Las velocidades pretendidas para las redes ATM son de 155 Mbps y 622 Mbps, con la posibilidad de tener velocidades de gigabits. La velocidad de 155 Mbps se escogió porque es la velocidad más cercana a lo que se necesita para transmitir televisión de alta definición. La elección exacta de 155.52 Mbps se hizo por compatibilidad con el sistema de transmisión SONET de AT&T. La velocidad de 622 Mbps se eligió para que se pudiera mandar por ella 4 canales de 155 Mbps.

9. El modelo de referencia propuesto por el CCITT está constituido por tres niveles: Nivel Físico, Nivel ATM y Nivel de Adaptación ATM (AAL) • Las funciones están divididas en tres grupos llamados planos: • Plano C de control y señalización:Estos protocolos se encargan de la señalización, es decir, del establecimiento, mantenimiento y cancelación de conexiones virtuales. • Plano U de usuario: Estos protocolos dependen de la aplicación y en general operan extremo a extremo (usuario a usuario). • Plano M de gestión:Estos protocolos se encargan de la Operación, Administración y Mantenimiento (OAM).

10. Los protocolos de los tres planos hacen uso de los servicios ofrecidos por los tres niveles ATM. Nivel Físico La capa física tiene que ver con el medio físico: voltajes, temporización de bits y varias consideraciones más. Esta tecnología no prescribe un conjunto de reglas en particular, en cambio dice que las celdas ATM se pueden enviar por sí solas por un cable o fibra o bien se pueden empacar dentro de la carga útil de otros sistemas portadores. ATM fue diseñado para que fuera independiente del medio de transmisión. Cada conexión física al conmutador ATM es un enlace dedicado y todos los enlaces pueden estar simultáneamente activos. Los conmutadores ATM están diseñados para permitir a todos los puertos comunicarse transparentemente e independiente de la velocidad física. Esto permite que la conexión física esté acoplada con los requerimientos de ancho de banda del dispositivo conectado. La conversión de velocidad es una característica inherente de ATM, tampoco tiene restricciones topológicas de las redes Token Ring o Ethernet.

11. El nivel físico (PHY), proporciona al nivel ATM los medios para transportar celdas ya configuradas. Está dividido en dos subniveles: La subcapa PMD (Physical medium dependent, dependiente del medio físico) establece la interfaz con el cable real; transfiere los bits y controla su temporización y esta información la transmite al nivel de Adaptación (AAL). Esta capa es diferente para diferentes portadoras y cables. La subcapa TC (transmission convergente, convergencia de transmisión). Cuando se transmiten las celdas, la capa TC las envía como una corriente de bits a la capa PMD. En el otro extremo, la subcapa TC obtiene una corriente entrante de puros bits de la subcapa PMD; su trabajo es convertir esta corriente de bits en una corriente de celdas para la capa ATM. La subcapa TC se encarga de todas las consideraciones que se relacionan con determinar dónde empiezan y donde terminan las celdas en la corriente de bits. (En OSI esta tarea es de la capa de enlace de datos).

12. Transmisión de células Cada célula contiene un encabezado de 5 bytes que consiste en 4 bytes de información del circuito virtual y de control seguidos de una suma de comprobación de 1 byte. La suma de comprobación sólo cubre los primeros 4 bytes de encabezado, no el campo de carga útil. Además, se agrega la constante 01010101 para proporcionar robustez ante encabezados que contengan principalmente bits 0. La decisión de obtener la suma de comprobación sólo de encabezado es para reducir la posibilidad de entregar células incorrectamente debido a un error de encabezado, y evitar obtener la suma de comprobación del campo de carga útil. Debido a que cubre sólo el encabezado, el campo de suma de comprobación de 8 bits se denomina HEC (Header Error Control, control de error de encabezado). El esquema HEC corrige todos los errores de un bit y errores multibit.

13. Una vez que se ha generado el HEC y se ha introducido en el encabezado de la célula, la célula está lista para transmitirse. Los medios de transmisión pueden ser síncronos y asíncronos. Con un medio asíncrono se puede mandar una célula cuando esté lista para irse; no existen restricciones de tiempo. En un medio síncrono las células deben transmitirse de acuerdo con un patrón de temporización predefinido. Si no hay una célula de datos disponible cuando se necesita, la subcapa TC debe inventar una. Éstas se llaman células de relleno. Otro tipo de células que no es de datos, es la célula OAM (Operation And Maintenance, operación y mantenimiento). Las células OAM son usadas por los conmutadores ATM para intercambiar información de control y otra información necesaria para mantener funcionando el sistema. Las células de relleno se procesan en la subcapa TC, pero las OAM se entregan a la capa ATM. Las células OAM se distinguen de las de datos por tener ceros en los tres bytes de encabezado, algo no permitido en las células de datos. El cuarto byte describe la naturaleza de la célula OAM.

14. Recepción de células En lo que respecta a la salida, la tarea de la subcapa TC es tomar una secuencia de células, agregarle un HEC a cada una, convertir el resultado en una corriente de bits, e igualar la corriente de bits con la velocidad de la transmisión física subyacente introduciendo células OAM como relleno. En la entrada, la subcapa TC hace exactamente lo inverso. Toma una corriente de bits de entrada, localiza los límites de las células, verifica los encabezados (descartando las células con encabezados no válidos), procesa las células OAM y pasa las células de datos a la capa ATM. A nivel de bits, una célula es sólo una secuencia de 53 X 8 = 424 bits. No hay bytes indicadores presentes para marcar el inicio y el final de una célula.

15. A medida que entran bits, la subcapa TC mantiene un registro de desplazamiento de 40 bits, entrando los bits por la izquierda y saliendo por la derecha. La subcapa TC inspecciona los 40 bits para ver si son potencialmente un encabezado de célula válida. Si lo son, los ocho bits del extremo derecho serán un HEC válido para los 32 de la izquierda. Si no se cumple esta condición, el buffer no contiene una célula válida, en cuyo caso se recorren a la derecha un bit todos los bits del buffer, haciendo que un bit caiga por el extremo y se introduzca un nuevo bit de entrada al extremo izquierdo. Este proceso se repite hasta que se localiza un HEC válido. En este punto, el límite de la célula se conoce porque el registro de desplazamiento contiene un encabezado válido. Para mejorar la precisión del algoritmo de reconocimiento, se usa la máquina de estado finito: Revisión bit por bit Revisión célula por célula Detección de HEC correcto Detección de HEC incorrecto HUNT PRESYNCH HEC correctos consecutivos HEC incorrectos consecutivos SYNCH

16. Se manejan tres estados: HUNT, PRESYNCH y SYNCH. HUNT, en este estado, la subcapa TC recorre bits en los registros de desplazamiento uno a la vez buscando un HEC válido. Tan pronto encuentra uno, la máquina de estado finito se conmuta al estado PRESYNCH, lo que quiere decir que ha localizado tentativamente un límite de célula. Ahora recorre los siguientes 424 bits (53 bytes) sin examinarlos. Si su suposición respecto al límite de la célula fue correcta, el registro de desplazamiento ahora contendrá otro encabezado de célula válida, por lo que nuevamente ejecutará el algoritmo HEC. Si el HEC es incorrecto, la TC regresará al estado HUNT y continuará buscando bit por bit un encabezado cuyo HEC sea correcto. Por otra parte, si el segundo HEC también es correcto, la TC podría haber encontrado algo, por lo que recorre otros 424 bits e intenta de nuevo. Continúa inspeccionando encabezados de esta manera, hasta que ha encontrado encabezados correctos consecutivos, momento en el cual supone que está sincronizada y pasa el estado SYNCH para comenzar la operación normal.

17. Nivel ATM La capa ATM tiene que ver con las celdas y su transporte; define la organización de las celdas y dice lo que significan los campos de encabezado. Esta capa también tiene que ver con el establecimiento y la liberación de circuitos virtuales y aquí es donde se localiza el control de la congestión. • La capa ATM se orienta a conexiones, tanto en términos del servicio que ofrece como de la manera en que operan internamente. El elemento básico de la capa ATM es el circuito virtual. • La capa ATM es inusual para un protocolo orientado a conexiones en el sentido de que no proporciona acuses de recibo. Su diseño: • Uso en redes de fibra óptica = altamente confiables. • El control de errores se deja a las capas superiores. • Garantiza orden en las células que se envíen por un circuito virtual. Permite a la subred ATM descartar células si ocurren congestionamientos, pero ninguna circunstancia puede reordenar las células enviadas por un solo circuito virtual. • No se garantiza el orden si un host envía células por diferentes circuitos virtuales.

18. Trayectoria virtual Circuito virtual Trayectoria de transmisión La capa ATM reconoce una jerarquía de conexión de dos niveles que es visible a la capa de transporte. A lo largo de cualquier trayectoria de transmisión de un origen dado a un destino dado, un grupo de circuitos virtuales puede agruparse en lo que se llama una trayectoria virtual. Una trayectoria de transmisión puede contener varias trayectorias virtuales, cada una de las cuales puede contener varios circuitos virtuales.

19. 40 bits C L P GFC VPI VCI PTI HEC C L P VPI VCI PTI HEC Formatos de célula En la capa ATM se distinguen dos interfaces: la UNI (User-Network Interface, interfaz usuario-red) y la NNI (Network-Network interface, interfaz red-red). La primera define el límite entre un host y una red ATM (en muchos casos, entre el cliente y la portadora). La última se aplica a la línea entre dos conmutadores ATM. En ambos casos, las células consisten en una cabecera de 5 bytes seguida de una carga útil de 48 bytes. Cabecera de la capa ATM en la UNI Cabecera de capa ATM en la NNI GFC: Control general de flujo VPI: Identificador de trayectoria virtual VCI: Identificación de canal virtual PTI: Tipo de carga útil CLP: Prioridad de pérdida de células HEC: Control de error de encabezado

20. Las células se transmiten comenzando por el byte más a la izquierda, y por el bit más a la izquierda de cada byte. El campo GFC está presente sólo en las células entre un host y de red; es sobrescrito por el primer conmutador al que llega, por lo que no tiene un significado de terminal a terminal, y no se entrega al destino. Originalmente se pensó que este campo tendría alguna utilidad para el control de flujo entre los host y las redes, pero no hay valores definidos para él, y la red lo ignora. Se considera como una falla del estándar. El campo VPI es un entero pequeño que selecciona una trayectoria virtual en particular. El campo VCI selecciona un circuito virtual en particular en la trayectoria virtual seleccionada. Dado que el campo VPI tiene 8 bits (en la UNI) y el campo VCI tiene 16 bits, en teoría un host puede tener hasta 256 haces de VC, conteniendo cada uno hasta 65,536 circuitos virtuales.

21. Tipo de carga Significado 000 Célula de datos de usuario, sin congestionamientos, célula tipo 0 001 Célula de datos de usuario, sin congestionamientos, célula tipo 1 010 Célula de datos de usuario, hubo congestionamiento, célula tipo 0 011 Célula de datos de usuario, hubo congestionamiento, célula tipo 1 100 Información de mantenimiento entre conmutadores adyacentes 101 Información de mantenimiento entre conmutadores del origen y destino 110 Célula de administración de recursos (usada para el control de congestionamientos ABR) 111 Reservado para función futura El campo PTI define el tipo de carga útil que contiene la célula. Aquí los tipos de célula son proporcionados por el usuario, pero la información de congestionamientos es proporcionada por la red. En otras palabras, una célula enviada con PTI 000 podría llegar con 010 para avisar al destino que hay problemas en el camino. Valores del campo PTI

22. El bit CLP puede ser establecido por un host para distinguir entre el tráfico de alta prioridad y el de baja prioridad. Si ocurre un congestionamiento y deben descartarse células, los conmutadores primero intentan descartar las que tienen el CLP establecido en 1 antes de descartar cualquiera que lo tenga establecido en 0. Por último, el campo HEC es una suma de comprobación de la cabecera; no verifica la carga útil. Un código Hamming número de 40 bits sólo requiere 5 bits, por lo que, con ocho bits, puede usarse un código más refinado. A continuación de la cabecera vienen 48 bytes de carga útil. Sin embargo, no todos los 48 bytes están disponibles para el usuario, pues algunos de los protocolos de nivel superior, ponen sus cabeceras y sus terminaciones dentro de la carga. El formato NNI es igual al formato UNI, excepto que el campo GFC no está presente y esos 4 bits se usan para hacer que el campo VPI sea de 12 bits en lugar de 8.

23. Establecimiento de la conexión El establecimiento de la conexión no es parte de la capa ATM, sino que es manejado por el plano de control usando un protocolo ITU muy complicado llamado Q-2931.  Hay varias maneras de establecer una conexión. La normal es adquirir primero un circuito virtual para señalización, y usarlo. Para establecer tal circuito, células que contiene una solicitud se envían por la trayectoria virtual 0, circuito virtual 5. Si hay éxito, se abre un circuito virtual nuevo por el que pueden enviarse y recibirse solicitudes y respuestas de establecimiento de conexión. La razón de este procedimiento de establecimiento de dos pasos, es que de esta manera el ancho de banda reservado para el circuito virtual 5 puede mantenerse extremadamente bajo.

24. Mensaje Significado al ser enviado por un host Significado al ser enviado por una red ESTABLECER Favor de establecer un circuito Llamada entrante LLAMADA EN PROCESO Vi la llamada entrante Se intentará su solicitud de llamada CONEXIÓN Acepto la llamada entrante Se aceptó su solicitud de llamada CONEXIÓN RECONOCIDA Gracias por aceptar Gracias por hacer la llamada LIBERACIÓN Favor de terminar la llamada La otra parte ya no quiere hacer más LIBERACIÓN COMPLETA Reconocimiento de LIBERACIÓN Reconocimiento de LIBERACIÓN El establecimiento de un circuito virtual usa seis tipos de mensajes: Mensajes usados para establecer y liberar conexiones

25. Cada mensaje ocupa una o más células y contiene el tipo de mensaje, la longitud y algunos parámetros. Los mensajes pueden ser enviados por un host a la red o por la red a un host. El procedimiento normal para establecer una llamada es que un host envíe un mensaje de ESTABLECER (SETUP) un circuito virtual especial. La red entonces responde con LLAMADA EN PROCESO (CALL PROCEEDING) para reconocer la recepción de la solicitud. A medida que el mensaje de ESTABLECER se propaga hacia el destino, es reconocido en cada salto por un mensaje de LLAMADA EN PROCESO. Cuando el mensaje de ESTABLECER finalmente llega a su destino, el host destino puede responder con CONEXIÓN (CONNECT) para aceptar la llamada. La red envía entonces un mensaje de CONEXIÓN RECONOCIDA (CONNECT ACK) para indicar que se ha recibido un mensaje de CONEXIÓN. A medida que el mensaje de conexión se propaga de regreso al originador, cada conmutador que lo recibe lo reconoce con un mensaje de CONEXIÓN RECONOCIDA.

26. Host origen Conmutador num. 1 Host destino Conmutador num. 2 Establecer Establecer Llamada en proceso T i e m p o Establecer Llamada en proceso Conexión Conexión Conexión reconocida Conexión Conexión reconocida Conexión reconocida Host origen Conmutador num. 1 Host destino Conmutador num. 2 T i e m p o Liberación Liberación Liberación completa Liberación Liberación completa Liberación completa Para liberar un circuito virtual la secuencia que se sigue es: El host que desea colgar simplemente envía un mensaje de LIBERACIÓN (RELEASE) que se propaga al otro extremo y causa que el circuito se libere. En cada salto a lo largo del camino se reconoce el mensaje:

27. Las redes ATM permiten el establecimiento de canales multitransmisión. Un canal multitransmisión tiene un transmisor en más de un receptor; se construye estableciendo una conexión con otro de los destinos de la manera normal. Entonces se envía el mensaje AGREGAR PARTE (ADD PARTY) para sumar un segundo destino al circuito virtual devuelto por la llamada previa. Pueden enviarse posteriormente más mensajes AGREGAR PARTE para aumentar el tamaño del grupo de multitransmisión. A fin de establecer una conexión con un destino, es necesario especificar el destino, incluyendo su dirección en el mensaje de ESTABLECER. Las direcciones ATM tienen tres formas. La primera es de 20 bytes de longitud y se basa en las direcciones OSI. El primer byte indica en cuál de tres formatos está la dirección. En el primer formato, los bytes 2 y 3 especifican un país, el byte 4 da el formato del resto de la dirección, que contiene una autoridad de 3 bytes, un dominio de 2 bytes, un área de 2 bytes y una dirección de 6 bytes, más algunos otros elementos. En el segundo formato, los bytes 2 y 3 designan a una organización internacional en lugar de un país. El resto de la dirección es igual que en el formato 1.

28. Nivel de Adaptación ATM (AAL) La capa AAL permite a los usuarios enviar paquetes mayores a una celda, segmenta los paquetes, transmite las celdas de forma individual y las reensambla en el otro extremo. Cuando una trama o flujo de bits, cualquiera que sea su origen (voz, datos, imagen o vídeo), entra en una red ATM, el nivel de Adaptación la segmenta en celdas. El proceso comienza inmediatamente cuando la primera parte de la trama entra en el conmutador de acceso a la red ATM; no hay que esperar hasta que la trama entera haya llegado. Es considerada capa de transporte, es similar al UDP ya que no proporciona una conexión confiable de extremo a extremo. No hay control de errores, ni control de flujo, ni ningún otro control.

29. Los servicios en clase A y B están orientados a conexión y existe una temporización relacionada entre los usuarios origen y destino. La diferencia entre las dos clases, es que la clase A proporciona un servicio con tasa de bit constante, mientras que en la clase B la tasa de bit es variable. Un ejemplo de uso de la clase A, es la transferencia de un flujo constante de bits asociada con una llamada de voz, por ejemplo a 64Kbps (Similar a un canal B en ISDN). La clase A es también conocida, como Emulación de Circuito Conmutado. Un ejemplo de uso de la clase B, es la transmisión de un flujo de bits variable asociado con vídeo comprimido. Aunque el vídeo produce tramas a velocidad constante, un codec de vídeo produce tramas conteniendo una cantidad variable de datos comprimidos. Las clases C y D no tienen temporización relacionada entre el origen y el destino. Ambas proporcionan servicios en modo paquete, con velocidad binaria variable entre origen y destino. La clase C está orientada a conexión y la clase D es sin conexión.

30. Clases de Servicios Los servicios han sido clasificados de acuerdo con tres criterios • La existencia de una temporización relacionada entre los usuarios origen y destino (por ejemplo voz). • La tasa de bit, o velocidad binaria asociada con la transferencia (constante/CBR o variable/VBR). • El modo de conexión (con conexión o sin conexión).

31. AAL soporta cuatro tipos de servicios: Clases A, B, C y D. Hay cuatro tipos de AAL: • AAL1 y AAL2 soportan las clases A y B respectivamente • las clases C y D están indistintamente soportadas por AAL3/4 ó AAL5. • El protocolo AAL5 (SEAL) es una versión más sencilla y eficiente de la AAL 3/4, soportando las clases de servicio C y D para datos de alta velocidad. • El nivel AAL realiza funciones de Segmentación y Reensamblado (SAR) para mapear la información de niveles superiores, al campo de Carga Útil del la celda. • Otras funciones de AAL son el control y recuperación de la temporización para las clases de servicio A y B, así como la detección y manejo de celdas perdidas o fuera de secuencia.

32. Subcapa de convergencia (parte de servicio específico) Subcapa de convergencia (parte común) Subcapa de segmentación y reenamblado Capa ATM Capa física Para realizar las funciones anteriores, la capa AAL se divide en: Subcapa SAR (segmentation and reassembly, segmentación y reensamblado): es la capa más baja, divide los paquetes en celdas en el lado de la transmisión y los vuelve a armar de nuevo en el destino. Subcapa CS (convergence sublayer, subcapa de convergencia): hace posible tener sistemas ATM que ofrezcan diferentes clases de servicios a diferentes aplicaciones.Se divide en una subparte común a todas las aplicaciones y otra subparte para cada aplicación Capa de adaptación ATM y sus subniveles

33. CS CS SAR ATM ATM SAR SAR SAR SAR ATM SAR SAR SAR SAR SAR SAR SAR CS CS CS CS 44-48 48 53 Bytes El funcionamiento general de las CS y SAR son: Salida de la aplicación Mensaje Apéndice Cabacera Salida de la subcapa de convergencia Salida de la subcapa SAR Salida de la capa ATM Cabacera ATM Sin usar Cola de subcapa de convergencia Cabacera SAR Cabacera de subcapa de convergencia Apéndice SAR Las cabeceras y apéndices que pueden ser agregados a un mensaje en una red ATM

34. Asociada con cada clase de servicio está un tipo de Punto de Acceso al Servicio (SAP) y un protocolo asociado. Clase A tiene un SAP de tipo 1, clase B de tipo 2 y así sucesivamente Los cuatro tipos o clases de servicios utilizan los 48 bytes del campo de carga útil en cada celda de forma diferente, pudiendo opcionalmente contener un campo de hasta 4 bytes para adaptación ATM.

35. Tipo 1: Velocidad Binaria Constante (CBR). AAL1 es el protocolo usado para transmitir tráfico tipo A, es decir, tráfico orientado a conexiones de tiempo realy con tasa de bit constante, como audio o vídeo sin compresión. Los bits son alimentados por la aplicación a una velocidad constante y deben entregarse en el otro lado a la misma velocidad constante, con retardo, fluctuación y carga extra mínimos. Para este tráfico no se usan los protocolos de detección de errores como el de parada y espera porque los retardos que generan las terminaciones de temporización y las retransmisiones no son aceptables. Sin embargo, las células faltantes se informan a la aplicación, que entonces puede tomar sus propias medidas para recuperarlas. AAL1 tiene una subcapa TC que detecta células perdidas y mal introducidas, también amortigua el tráfico de entrada para proporcionar entrega de células a una tasa constante. Por último, divide los mensajes o la corriente de entrada en unidades de 46 o 47 bytes que se entregan a la subcapa SAR para su transmisión. En el otro extremo se extraen estas unidades y se construye la entrada original. TC no tiene ninguna cabecera de protocolo propia.

36. Bits 1 3 3 1 No-P Carga útil de 47 bytes 0 SN SNP Paridad par Apun-tador P 1 SN SNP Carga útil de 46 bytes 48 bytes Formato de célula AAL 1 La sucapa SAR si tiene un protocolo. Ambos formatos comienzan con una cabecera de 1 byte que contiene un número de secuencia de células de 3 bits, SN, para detectar células perdidas o mal introducidas. Le sigue un número de protección de secuencia (suma de comprobación) de 3 bits, el SNP, basado en el número de secuencia, para permitir la corrección de errores individuales y la detección de errores dobles en el campo de secuencia. Un bit de paridad par que cubre el bit de cabecera reduce más la posibilidad de un número de secuencia equivocado.

37. Las células P se usan cuando deben preservarse los límites de los mensajes. El campo de apuntador sirve para indicar el desfasamiento del comienzo del siguiente mensaje. Sólo las células con un número de secuencia par pueden ser células P, por lo que el pauntador está en el intervalo de 0 a 92, para que apunte dentro de la carga útil de su propia célula o de la que sigue. El bit de orden mayor del campo apuntador se reserva para uso futuro. El bit inicial de cabecera de todas las células de número impar forma una corriente de datos usada para la sincronización de reloj. Tipo 2: Velocidad Binaria Variable (VBR). AAL2. En este tipo de servicio, aunque exista una temporización relacionada entre los SAPs fuente y el destino, la velocidad de transferencia real de información, puede variar durante la conexión. Como con el tipo 1, el segmento contiene un Número de Secuencia de 4 bits para la recuperación de celdas perdidas .

38. El campo de Tipo de Información (IT) indica, o bien la posición relativa del segmento con relación al mensaje remitido, por ejemplo, una trama comprimida procedente de un video-codec, o si el segmento contiene información de temporización, o de otro tipo. Los tres tipos de segmento con relación a la información posicional son: • Comienzo de mensaje (BOM), • Continuación de mensaje (COM) • Fin de mensaje (EOM). • Debido al tamaño variable de las unidades de mensaje remitidas, un Indicador de Longitud (LI) en la cola del segmento indica el número de bytes útiles en el último segmento. Finalmente, el campo FEC habilita la detección y corrección de errores.

39. Tipo 3: Datos Orientados a Conexión. El protocolo AAL3/4 proporciona dos tipos de servicios para la transferencia de datos: uno Orientado a Conexión (CO) y otro Sin Conexión (CLS). La diferencia entre los dos es que con el primero, antes de que cualquier dato pueda ser transmitido, debe establecerse una Conexión Virtual. El servicio orientado a conexión tiene dos modos operacionales: asegurado y no asegurado, cada uno soportando envíos de Unidades de Datos del Servicio (SDUs) o mensajes de usuario, de tamaño fijo o variable. - Modo asegurado proporciona un servicio fiable que garantiza que todas las SDUs son entregadas sin errores y en la misma secuencia con que fueron remitidas. - Modo no asegurado, los segmentos son transmitidos sobre la base del mejor intento; esto es, cualquier segmento corrompido es simplemente descartado y se deja a los niveles de protocolo de usuario superar esta eventualidad. El Tipo de Segmento (ST) indica sí es: el primero (BOM), continuación (COM), el último (EOM), o el único (SSM) de una SDU remitida

40. Formato del segmento con conexión El Número de Secuencia (SN) se emplea para detectar segmentos perdidos o duplicados y también para control de flujo. Un único bit de Prioridad (P) permite que los segmentos tengan uno de dos niveles de prioridad. En la cola, el Indicador de Longitud (LI) indica el número de bytes útiles en el segmento y el CRC-10 está presente para la detección y eventual corrección de errores. Claramente LI solamente tiene significado en el último segmento de una SDU o si es el único segmento.

41. El funcionamiento del protocolo del Sub-nivel de Convergencia (CS) se puede describir mejor, considerando el formato de los mensajes o Unidades de Datos del Protocolo (CS-PDU) que genera, en relación con la SDU remitida por el usuario, y el modo que ésta es transportada por el sub-nivel SAR

42. Los campos de cabecera y cola añadidos por el protocolo CS en origen a la SDU remitida, se utilizan para habilitar al protocolo CS receptor, la detección de SDUs perdidas o malformadas. El Identificador de Protocolo CS (CPI), se utiliza para identificar el tipo de protocolo CS que está siendo utilizado. El identificador comienzo-fin (BE) es un número de secuencia módulo 256 y se repite en cola para añadir capacidad de reacción. Se utiliza para asegurarse que las SDUs son entregadas en la misma secuencia en la que se remitieron. El campo de Asignación de Buffer (BA) se inserta en la cabecera para ayudar al protocolo CS receptor, a reservar una cantidad de memoria suficiente (buffer) para contener una SDU completa. En la cola, el campo de relleno (PAD) se utiliza para hacer que el número de bytes de la unidad de datos del protocolo CS, sea un múltiplo de 4 bytes. De forma similar, el byte de Alineamiento (AL) es un byte de relleno para hacer que la cola tenga 4 bytes. El campo de longitud (Length) indica la longitud total de la unidad de datos del protocolo completa y entonces ayuda al receptor a detectar cualquier SDU malformada.

43. Tipo 4: Datos sin Conexión. El servicio de datos sin conexión es probablemente el primero que va a ser soportado. Está pensado, por ejemplo, para la interconexión de LANs a alta velocidad. A diferencia del tipo 3 no hay señalización de llamada ni terminación, en su lugar conexiones permanentes o semi-permanentes están siempre establecidas entre cada par de SAPs origen y destino. Aparte de esto, los dos servicios utilizan los mismos formatos en el Subnivel de Convergencia CS y segmento

44. Sin embargo, con los servicios sin conexión, el campo RES (reservado) está sustituido por el IDentificador del Mensaje (MID). Normalmente celdas relacionadas con diferentes tramas estarán en tránsito en cualquier instante, el campo MID se utiliza para habilitar al subnivel SAR de destino relacionar cada celda recibida a su SDU específica. La utilización del MID permite la multiplexación de múltiples sesiones en una misma conexión virtual VPI/VCI. Para que en los servicios sin conexión, el origen determine el VPI correcto a utilizar, con sólo las direcciones origen y destino (digamos MAC) de la trama remitida (SDU), el nivel ATM en cada nodo envíe todas las celdas a un nodo dado de destino conocido, en el cual está localizada una utilidad de encaminamiento de tramas, la cual conoce el camino o ruta a todas las direcciones de destino.

45. Conexiones virtuales a un Servidorde la Función de Sin Conexión (CLSF) Servicios sin conexión ATM Usualmente esta información será introducida por el gestor de la red y para minimizar la sobrecarga se deben utilizar varios de estos nodos. Estos son conocidos como Servidores de la Función Sin Conexión (CLSF). Otro tema con este tipo de servicio se relaciona con el asignamiento de MIDs. Está claro que, si dos nodos fuente utilizan simultáneamente el mismo MID y las tramas son para el mismo destino, el procedimiento de reensamblado no funcionará. En consecuencia, para superar esta eventualidad, el CLSF puede también cambiar el MID durante su operación de retransmisión, si este ya está en uso en un nodo de destino dado.

46. Comunicaciones de datos sobre ATM - AAL5 (SEAL) AAL5 es un protocolo para soportar transmisiones de datos con o sin conexión. Elimina parte de la complejidad y sobrecarga introducida por AAL3/4, proporcionando un nivel de adaptación simple y eficiente para la transmisión de tramas de datos entre dispositivos tales como "Routers", sobre una red ATM. AAL5 define un formato de trama de longitud variable, así como los procedimientos para segmentar la trama en celdas para su transmisión sobre la red ATM, y el reensamblado en destino. El subnivel de convergencia CS, para realizar sus funciones añade 8 bytes por trama: Un CRC-32 para detectar errores de trama y celdas perdidas, 2 bytes de para especificar la longitud de la trama (0-65.535 bytes), 2 bytes de control reservados. Hay un campo de relleno (PAD) conteniendo de 0 a 47 bytes con el fin de el número total de bytes sea múltiplo de 48. La unidad de datos del protocolo así generada (CS-PDU), es transportada al subnivel SAR para su segmentación. El subnivel SAR utiliza un bit del campo PT de la cabecera de la celda ATM, para indicar que es la última celda (EOM) perteneciente a la trama (PT = 0x1), o no es la última (not EOM, PT = 0x0). No consume ninguna parte de la carga útil de la celda para realizar esta función, obteniéndose una mejora de 4 bytes por celda frente a AAL3/4. AAL5, a diferencia de AAL3/4, no permite la multiplexación de mensajes de diferentes usuarios (diferentes SDUs) dentro de un mismo VPI/VCI ya que no contiene el IDentificador de Mensaje (MID), así que requiere un VPI/VCI dedicado.

47. Topología de las redes ATM Con tecnología ATM se consigue crear una red de transporte de banda ancha de topología variable. Es decir, en función de las necesidades y enlaces disponibles, el administrador de la red puede optar por una topología en estrella, malla, árbol, etc. con una configuración libre de enlaces (E1, E3, OC-3, …) E1=2.048Mbps E2=8.848Mbps E3=34.304Mbps E4=139.264Mbps E5=565.148Mbps T1=1.544Mbps T2=6.312Mbps T3=44.736Mbps T4=274.176Mbps ATM no tiene topología asociada

48. La gran ventaja es la indiscutible capacidad de adaptación a las necesidades que ATM puede ofrecer. Una empresa puede empezar a desarrollar su red de transporte de banda ancha en base a unas premisas de ancho de banda y cobertura obtenidas a raíz de un estudio de necesidades. La evolución de las aplicaciones puede conducir a que una de esas premisas quede obsoleta y que se necesite una redefinición del diseño. En este caso, el administrador dispone de total libertad para cambiar enlaces o añadir nodos allí donde sea necesario.

49. Modificación de enlaces Pongamos, por ejemplo, el caso de una dependencia que accede al resto de la red de transporte ATM mediante un enlace E1 a 2Mbps. Por un crecimiento inesperado en el nombre de trabajadores en dicha dependencia, las necesidades de ancho de banda sobrepasan el umbral de los 2Mbps que, en el momento del diseño de la red, se consideró suficiente. Libertad de actuación frente a cambios de enlace

50. Ante esta situación, el administrador de la red puede optar por dos soluciones. Una de ellas consiste en contratar un segundo enlace E1 para el acceso de la dependencia (un agregado de 4Mbps) o cambiar el enlace principal al otro nivel en la jerarquía (E3 a 34Mbps) Cualquiera de las dos actuaciones será detectada instantáneamente por los conmutadores ATM afectados sin necesidad de reconfigurar la red.