Switches ATM Conceptos Conmutacin de celdas ATM Red

Switches ATM Conceptos

Conmutación de celdas (ATM) • • • Red de conmutación de paquetes orientada a conexión Utilizada tanto en redes WAN como LAN Protocolo de señalización (establecimiento de conexiones): Q. 2931 Especificado por el ATM forum Los paquetes son llamados celdas – 5 -byte de header + 48 -byte de datos (carga útil) • Comunmente transmitidos sobre SONET – pero existen otros medios físicos posibles • Puede transportar voz, datos y video • La conmutación se hace en hardware

Evolución de ATM • • ATM, en su forma original, fue diseñada para trabajar con SONET (Synchronous Optical Network) ó con SDH (Synchronous Digital Hierarchy) para ofrecer transporte y conmutación a alta velocidad en redes WAN, MAN, Campus y LAN, Sin embargo, debido a Qo. S en IP, Fast Ethernet y Gigabit Ethernet, no tiene sentido utilizar ATM cerca de la estación de trabajo: sólo en el backbone o en la red WAN. La convergencia de servicios está haciendo que la “inteligencia” de la red y el ancho de banda se desplacen hacia el usuario. – En un sistema telefónico normal, los conmutadores tiene toda la “inteligencia” y la terminal de red (es decir, el teléfono) es “poco inteligente”. En una red de datos la terminal de red (por ejemplo, un PC) tiene más “inteligencia” y los switches y routers hacen tareas que requieren menos capacidad. – En un sistema telefónico normal, el gran ancho de banda está entre los conmutadores y al usuario le llega un ancho de banda muy pequeño. En las redes de datos existía la regla de diseño que la distribución del tráfico era 80/20: 80% en la LAN, 20% en la WAN. . . Eso ya no es cierto. • Algunos esperan que la convergencia de servicios sobre IP reemplace ATM, pero aún no ha sucedido.

Historia de ATM • 1980: Inicia las investigaciones en empresas y universidades • 1986: la ITU adopta el enfoque para B-ISDN • 1989: La ITU adopta la celda de 53 bytes • 1991: se crea el ATM forum (www. atmforum. org) • 1992: ATM forum emite la primera especificación • 1996: ATM forum establece el Anchorage Accord

Paquetes de longitud variable versus longitud fija • No existe una longitud óptima – si es demasiado pequeño: overhead alto – si es demasiado grande: baja utilización del ancho de banda para bloques de datos pequeños • Paquetes de longitud fija son más fáciles de conmutar en hardware – es más simple – permite paralelismo de los componentes del switch

Paquetes grandes versus paquetes pequeños • Pequeños mejoran el comportamiento de la cola – Control más fino sobre el enlace • • paquete máximo = 4 KB rápidez del enlace = 100 Mbps tiempo de transmisión = 4096 x 8/100 = 327. 68 ms un paquete con alta prioridad puede permanecer en cola 327. 68 ms • en contraste, 53 x 8/100 = 4. 24 ms para ATM – Casi es un comportamiento cut-through • • • dos paquetes de 4 KB llegan al mismo tiempo enlace ocioso durante 327. 68 ms mientras ambos llegan al final de los 327. 68 ms, aún tienen 8 KB por transmitir en contraste, puede transmitir la primera celda a los 4. 24 ms al final de los 327. 68 ms, sólo quedan 4 KB en la cola

Paquetes grandes versus paquetes pequeños • Pequeños mejoran la latencia (para voz) – voz en formato digital se codifica a 64 Kbps (muestras de 8 -bit a 8 KHz) – necesita la cantidad de muestras para llenar una celda antes de enviarla – ejemplo: celdas de 1000 -bytes implican 125 ms por celda (demasiado grandes) – latencias pequeñas implica no tener que colocar canceladores de eco • Compromiso de ATM: 48 bytes = (32+64)/2

Formato de la celda • Celda tipo User-Network Interface (UNI) 4 8 16 3 1 8 384 (48 bytes) GFC VPI VCI Type CLP HEC (CRC-8) Payload – – – formato utilizado entre el nodo y el switch GFC: Generic Flow Control (aun está siendo definido) VCI: Virtual Circuit Identifier VPI: Virtual Path Identifier Type: administración, control de congestión, AAL 5 (bit para indicar última celda de un PDU) – CLPL Cell Loss Priority – HEC: Header Error Check (CRC-8) • Celda tipo Network-Network Interface (NNI) – formato utilizado entre switches – en este tipo de celdas el campo GFC no existe, esos cuatro bits también son parte del campo VPI

Arquitectura de ATM • – – Servicios Subcapa de convergencia Subcapa SAR AAL • • Subcapa PMD Física Capa superior de servicios Capa de adaptación ATM (AAL) Capa ATM Capa Física La capa AAL tiene dos subcapas: – La subcapa de convergencia – La subcapa SAR (Segmentation and Reassembly) ATM Subcapa TC Tiene Cuatro capas: La capa física tiene a su vez dos subcapas: – La subcapa de convergencia de transmisión – La subcapa de medio físico

Capa de servicios • Define la naturaleza del servicio actual. • Hay dos tipos básicos: – VBR (variable bit rate): por ejemplo datos en IP o en Ethernet. – CBR (constant bit rate): por ejemplo voz o video. • La ITU clasificó los servicios en cuatro clases A (voz y video CBR), B (voz y video VBR) , C (datos orientado a conexión, Frame relay) y D (datos no orientado a conexión, Ethernet ó IP) • El ATM Forum los clasifican en servicios que requieren tiempo real y los que no (CBR, VBR-RT, VBR-NRT, UBR y ABR)

ATM Adaptation Layer (AAL) • AAL tiene 4 responsabilidades – – Sincronización y recuperción de errores Detección y corrección de errores Segmentación y reensamble de la secuencia de datos Multimplexamiento • La subcapa de convergencia provee funciones específicas a la capa de servicios (es decir, si el servicio es video o voz presta ciertas funciones, si son datos presta otras) • La subcapa SAR convierte los datos originales en trozos de 48 bytes para colocar en las celdas ATM y viceversa.

Segmentación y Reemsamblaje • ATM Adaptation Layer (AAL): – AAL 1 y 2 están diseñados para aplicaciones que deben garantizar la tasa de transferencia (e. g. , voz, video) – AAL 3/4 diseñada para paquetes de datos – AAL 5 es un estándar alternativo para paquetes de datos AAL … … ATM

AAL 3/4 • Convergence Sublayer Protocol Data Unit (CS-PDU) – CPI: commerce part indicator (versión) – Btag/Etag: beginning tag y ending tag – BAsize: indicación de la cantidad de espacio en buffer que debe asignarse – Length: tamaño del PDU completo

Formato de la Celda – Type • BOM: beginning of message • COM: continuation of message • EOM end of message – SEQ: número de secuencia – MID: identificación del mensaje – Length: número de bytes del PDU en esta celda

AAL 5 • Formato CS-PDU – pad (relleno) al final para asegurar que el PDU sea múltiplo (esté dentro de los limites) de las celdas ATM – Longitud: tamaño del PDU (sólo datos) – CRC-32 (detecta celdas perdidas o en desorden) • Formato de la celda – bit “end-of-PDU” en el campo Type del header ATM

Capa ATM • Tiene cinco funciones generales – – – multiplexación y demultiplexación de celdas conmutación a los diferentes canales virtuales creación del header de la celda ATM control de flujo genérico delineación de las celdas • Por ser la capa encargada de crear el encabezado de la celda, es la responsable de todas las funciones que adiministra dicho encabezado

Capa física • Tiene dos subcapas: de convergencia de transmisión y de medio físico • Subcapa de convergencia de transmisión: – Genera el “frame de transmisión” (por ejemplo el frame SONET). • Subcapa de medio – Sabe cual es el medio específico: eléctrico, óptico, inalámbrico

Frame SONET (Synchronous Optical NETwork) • Basado en reloj – cada frame tiene 125 us de longitud – STS-n (STS-1 = 51. 84 Mbps)

SDH (Synchronous Digital Hierarchy) • SONET fue desarrollado para Estados Unidos, Canada, Corea, Taiwan y Hong Kong. • SDH es la versión europea de transmisión óptica sincrónica. • Utiliza velocidades STM (Synchronous Transfer Mode) – OC-1 (STM-0) – OC-3 (STM-1) – OC-12 (STM-4) – OC-48 (STM-16)