Modo de Transferencia Asincrónica
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El documento presenta una introducción a las redes ATM (Asynchronous Transfer Mode). Explica conceptos clave como la estructura de la celda ATM, los protocolos de capa ATM y física, y los diferentes tipos de conexiones virtuales como PVC, SVC y S-PVC. También describe elementos de la arquitectura ATM como la conmutación, la señalización y los identificadores VPI/VCI usados para el enrutamiento de celdas.
Modo de Transferencia Asincrónica
- 1. 01/02/2012 Universidad del Cauca Facultad de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Departamento de Telemática Sistemas de Conmutación HFC Video Modo de Transferencia Asíncrona (ATM) ATM LAN Voz Datos Dr. Ing. Álvaro Rendón Gallón Popayán, enero de 2012 2 Temario • Introducción – Origen y concepto básico de ATM – Características generales de ATM • Arquitectura • Conmutación • Señalización Álvaro Rendón G. 1
- 2. 01/02/2012 3 Redes de comunicaciones Redes de Comunicación Redes de Comunicación Redes de Comunicación Conmutadas por Difusión • Ethernet • Redes de radio-paquetes • Redes satelitales Redes de Conmutación Redes de Conmutación de Circuitos de Paquetes • Red telefónica • Red de enrutamiento por longitud de onda Redes Orientadas a Redes No Orientadas a Conexión Conexión • X.25 • Red IP • Frame Relay • ATM • MPLS Álvaro Rendón G. 4 Redes de Área Amplia (WAN) Red de conmutación de paquetes Soportada en una red SDH WAN Red SDH Álvaro Rendón G. 2
- 3. 01/02/2012 5 Red Telefónica Pública Conmutada (PSTN) Red de conmutación de circuitos Soportada en una red SDH Red de Telefónica Pública Conmutada Red SDH Voz: ráfaga continua de pequeños paquetes de datos a 64 Kbps Álvaro Rendón G. 6 Red de Transporte Conmutado Red de conmutación Redes de Transporte Red de conmutación de circuitos Conmutado de paquetes LAN PSTN WAN LAN LAN Se quiere una única Red de Transporte Red SDH Conmutado! Red de Transporte Conmutador Frame Relay Fijo Enrutador Multiplexor SDH Álvaro Rendón G. 3
- 4. 01/02/2012 7 RDSI (ISDN) Red Digital de Servicios Integrados Red de Conmutación de Paquetes Central RDSI Red de Conmutación Local de Circuitos Red de Señalización De las integración del acceso… … a la integración de las redes Álvaro Rendón G. 8 RDSI-BA (B-ISDN) RDSI-BA LAN Conmutación Conmutación de circuitos de paquetes Red de Transporte Red ATM Conmutado Conmutador ATM Red de Transporte Fijo Red SDH Enrutador Multiplexor SDH Álvaro Rendón G. 4
- 5. 01/02/2012 9 STM: Modo de Transferencia Síncrona Trama de n ITs A 125 µs A IT0 IT1 IT2 IT3 IT4 ITn-1 ITn B Alineación A->B B->A B de Trama Información (voz/datos) • Tramas periódicas encabezadas por patrón de alineación • Cada conexión se identifica por su posición en la trama • El acceso al canal es sincrónico o determinístico Problema: • El canal se mantiene ocupado aún si hay silencios (cuando no se transmite información) Álvaro Rendón G. 10 ATM: Modo de Transferencia Asíncrona Celda A A Cabecera Información B A->B B->A B->A B->A B • Celdas con cabecera y carga útil (información) • Cada conexión se identifica por la cabecera (cto. virtual) • El acceso al canal es asincrónico o estadístico (en función del volumen de información) Problema: • Control de tráfico: garantizar capacidad y retardos para distintos tipos de servicio (QoS) Álvaro Rendón G. 5
- 6. 01/02/2012 11 ATM - Generalidades Video HFC Datos ATM LAN Voz • Concebida para transmitir voz, video y datos • Publicado por la UIT-T en 1988 (Rec. I.121) Uso actual: - Red troncal (backbone) para ISP - Conexiones de video punto a punto y punto-multipunto - Conexiones de voz para telefonía celular (i.e. NodeB-RNC) - Emulación de circuitos E1 sobre la red ATM Álvaro Rendón G. - Soporte a redes de acceso residencial basadas en ADSL 12 ATM - Generalidades Video HFC Datos ATM LAN Voz Niveles de tolerancia por tipo de tráfico Sensibilidad Tipo de Tráfico Pérdida de Retardos paquetes Voz Baja Alta Video Moderada Alta Álvaro Rendón G. Datos Alta Baja 6
- 7. 01/02/2012 13 ATM - Generalidades Video HFC Datos ATM LAN Voz • Conmutación de paquetes: celdas de tamaño fijo • Orientada a conexión (establ-comunicac-liberac) • No hay control de errores ni de flujo entre nodos • Protección de cabecera (garantizar enrutamiento) • Esquemas de control de congestión • QoS por conexión (única hasta MPLS) Álvaro Rendón G. 14 Temario • Introducción • Arquitectura – Protocolos – Capa Física – Capa ATM: estructura de la celda – Capa AAL • Conmutación • Señalización Álvaro Rendón G. 7
- 8. 01/02/2012 15 Arquitectura de Protocolos Modelo Modelo RDSI OSI Gestión de Planos Plano de Plano de Control Usuario Capa de Red Señalización Usuario Capa de Capa de Adaptación ATM (AAL) Enlace de datos Capa ATM Capa Física Capa Física AAL: ATM Adaptation Layer Álvaro Rendón G. 16 Pila de Protocolos Usuario Red Usuario Señaliz. Usuario Usuario Señaliz. Conmutación AAL ATM AAL Capa ATM ATM ATM Capa ATM Capa Física Física Física Capa Física AAL - Capa de Adaptación ATM (ATM Adaptation Layer): Conversión de datos de aplicaciones a celdas ATM Capa ATM: Adiciona la cabecera de las celdas Transporte de las celdas a través de la red. Capa Física: Conversión al formato óptico o eléctrico apropiado Álvaro Rendón G. 8
- 9. 01/02/2012 17 Capa Física Subcapas Usuario/ Desacople de la rata de celdas Señalización Generación/Verificación HEC (Head Err Ctrl) TC AAL Delineación de celdas Adaptación de la trama de transmisión Capa ATM Temporización de bit Capa Física PMD Codificación/decodificación (4B/5B, 8B/10B, …) • TC: Transmission Convergence Recibe celdas ATM y las convierte en flujos de bits • PMD: Physical Medium Dependent Entrega y recupera los flujos de bits al/del medio físico: E1 (2,048 Mbps), STM-1 (155 Mbps), STM-4 (622 Mbps) E3 (34 Mbps) STM-16 (2,5 Gbps) PDH SDH Álvaro Rendón G. 18 Capa ATM Usuario/ Control de flujo genérico Señalización Generación/extracción de la cabecera AAL Traslación de VPI/VCI Multiplexación y demultiplexación de celdas Capa ATM Capa Física Formato de la celda ATM Cabecera Carga útil (Header) (Payload) 5 bytes 48 bytes CLP GFC VPI VCI PTI HEC VPI/VCI: Virtual Path/Virtual Channel Identificators HEC: Header Error Control Tamaño fijo: no tiene banderas delimitadoras ni indicador de longitud Álvaro Rendón G. 9
- 10. 01/02/2012 19 Tipos de Interfaz RED PRIVADA ATM RED PUBLICA ATM UNI NNI PUBLICA PUBLICA NNI PRIVADA UNI PUBLICA UNI PRIVADA Usuarios UNI: User-Network Interface NNI: Network-Network Interface Álvaro Rendón G. ITEC-Telecom 20 Estructura de la Celda UNI 1 2 3 4 5 6 7 8 Control de Flujo Genérico Identificador Camino Virtual Identificador Camino Virtual Identificador Canal Virtual 5 Identificador Canal Virtual Bytes Identificador de Identificador Canal Virtual Tipo de Carga CLP Control de Errores en la Cabecera 48 Carga Útil Bytes CLP: Prioridad en la pérdida de celdas Álvaro Rendón G. ITEC-Telecom 10
- 11. 01/02/2012 21 Estructura de la Celda NNI 1 2 3 4 5 6 7 8 Identificador Camino Virtual Identificador Camino Virtual Identificador Canal Virtual 5 Identificador Canal Virtual Bytes Identificador de Identificador Canal Virtual Tipo de Carga CLP Control de Errores en la Cabecera 48 Carga Útil Bytes CLP: Prioridad en la pérdida de celdas Álvaro Rendón G. ITEC-Telecom 22 GFC: Control de Flujo Genérico CLP GFC VPI VCI PTI HEC Carga útil Equipo de Conmutador Usuario ATM Red ATM TIEMPO • Enrutadores • Conmutadores ATM para LAN Control del flujo de tráfico • Estaciones de Trabajo • Multiplexores ATM entre los equipos de usuario y la red Álvaro Rendón G. 11
- 12. 01/02/2012 23 VPI/VCI: Identificador de Camino/Canal Virtual VC1 VC2 VP1 VP1 ….. VCn VC1 VP2 MEDIO VP2 VC2 ….. VCn FISICO VC1 VC2 VPm VPm ….. VCn VPI (Virtual Path Identifier): Identificador de Camino Virtual VCI (Virtual Channel Identifier): Identificador de Canal Virtual CI (VPI+VCI): Connection Identifier = Label: Etiqueta Álvaro Rendón G. ITEC-Telecom 24 Operación de los VPI/VCI CLP GFC VPI VCI PTI HEC VPI = 5 VCI = 131 Conmutador de VPI = 4 VPI = 19 Ingreso VCI = 10 VCI = 27 VPI = 234 Las etiquetas VCI = 1000 Cali VPI = 234 tienen sentido VCI = 1001 sólo entre dos VPI = 234 Conmutador de nodos VCI = 1002 Egreso Bogotá VPI = 20 VPI = 38 VCI = 332 VPI =29 VCI = 56 VCI = 164 Álvaro Rendón G. 12
- 13. 01/02/2012 25 Operación de los VPI/VCI VPI = 5 CLP GFC VPI VCI PTI HEC VCI = 131 Conmutador de Tabla de Conmutación Ingreso Entrada Salida 2 Pto VPI VCI Pto VPI VCI 2 5 131 8 234 1000 VPI = 234 VCI = 1000 8 Conmutador de Cali Egreso 1 Tabla de Conmutación Entrada Salida Conmutador: Bogota Pto VPI VCI Pto VPI VCI 16 Con la etiqueta y el puerto VPI =29 1 234 1000 16 29 164 de entrada se obtiene la VCI = 164 etiqueta y el puerto de salida (traslación de VPI/VCI) Álvaro Rendón G. Tabla de Conmutación/Traslación • Se implementa Tabla de Conmutación con circuitos Puerto Etiqueta Etiqueta Puerto • Mayor velocidad Entrada Entrada Salida Salida I 3 5 II I 7 8 III Datos 5 Datos 3 Datos 7 VPI/VCI II I Datos 8 Puerto de III Matriz de Conmutación Entrada (Switch Fabric) ITEC-Telecom 13
- 14. 01/02/2012 27 Conexiones Virtuales PERMANENTES : PVC/PVP CONMUTADAS : SVC/SVP PERMANENTES INTELIGENTES : S-PVC PVC S-PVC Q.2931 SVC En SVC, cada conmutador: • Asigna ancho de banda a la conexión • Selecciona una etiqueta VPI/VCI Álvaro Rendón G. • Actualiza su tabla de conmutación ITEC-Telecom 28 PTI: Indicador del Tipo de Carga CLP GFC VPI VCI PTI HEC Carga útil Bit 3 Bit 2 Bit 1 Celda de Gestión de Recursos Control de 1 Celda OAM 0/1 0/1 Segmento/Conexión 0 Celda Usuario 0/1 Indicación de Congestión 0/1 Último Dato (AAL5) Álvaro Rendón G. 14
- 15. 01/02/2012 29 CLP: Prioridad en la Pérdida de Celdas CLP GFC VPI VCI PTI HEC Carga útil la aplicación Contrato fija CLP=1 Servicio la red fija CLP=1 Celda normal (CLP = 0) Descarte Celda Descartable (CLP = 1) Fijada por el usuario o la red CLP: Cell Loss Priority Álvaro Rendón G. 30 HEC: Control de Errores en la Cabecera CLP GFC VPI VCI PTI HEC Carga útil ALGORITMO DETECCIÓN DE ERRORES Hay errores múltiples 3 (eliminar celda) No hay errores Error detectado (no hacer nada) (eliminar celda) Modo No hay más errores Modo 5 corrección (no hacer nada) detección 1 4 2 Hay un error simple (un bit) (corregir cabecera) Álvaro Rendón G. HEC: Header Error Control 15
- 16. 01/02/2012 31 Capa de Adaptación ATM (AAL) Voz Datos Video Voz Datos Video LAN HFC LAN HFC Usuario/ Usuario/ Señalización Señalización AAL AAL Capa ATM ATMRedATM Capa ATM ATM Capa Física Física Física Capa Física Los servicios se ofrecen en los extremos Álvaro Rendón G. AAL sólo opera del lado del usuario 32 Capa de Adaptación ATM (AAL) n x Voz/video 64 Kbps 2 Mbps 34 Mbps en paquetes Datos Usuario/ Señalización AAL Capa ATM Capa Física Celda Segmentación/ Reensamblaje STM-1: 155 Mbps Tara de SDH 125 µs Álvaro Rendón G. Basada en (Parra, 2000, 32) 16
- 17. 01/02/2012 33 Capa de Adaptación ATM (AAL) Usuario/ Subcapas Señalización Sub-capa de Convergencia CS AAL Capa ATM Segmentación y Reensamble SAR Capa Física • CS: Convergence Sublayer Ofrece servicios de tráfico apropiado a los protocolos más altos. Se subdivide en dos subcapas: – SSCS: Subcapa de Convergencia Específica del Servicio – CPS: Subcapa Parte Común • SAR: Segmentation and reassembly En Tx: segmenta PDU de capas superiores en las celdas En Rx: re-ensambla la info de las celdas en PDU de capas sup. Álvaro Rendón G. PDU: Protocol Data Unit 34 Servicios de usuario sobre AAL Clase de Servicio (Rec. I.362): Clase A Clase B Clase C Clase D Temporización Requerida No requerida entre el origen y el destino (TR) (NTR) Velocidad Constante Variable binaria (CBR) (VBR) Con conexión Sin Modo de conexión Conexión (CO) (CL) Tipo de AAL: AAL 1 AAL 2 AAL 5 N/B-ISDN Ejemplos de Voz/Video Voz/Video TCP, X.25, Ethernet, comprimido servicios: Emulación de Frame Relay IP circuitos E1/T1 (MPEG 1,2,3) Álvaro Rendón G. 17
- 18. 01/02/2012 35 Servicios AAL Señaliz. Usuario Usuario Señaliz. Conmutación SAAL AAL1 AAL2 AAL5 ATM AAL1 AAL2 AAL5 SAAL Capa ATM ATM ATM Capa ATM Capa Física Física Física Capa Física Un tipo de AAL para cada clase de servicio ofrecido: • Para usuarios: AAL1 (clase A), AAL2 (clase B), AAL3 (clase C) y AAL4 (clase D) AAL3 y AAL4 se fusionaron (AAL3/4) y luego fueron reemplazadas por AAL5 • Para señalización: SAAL (Signaling AAL) Álvaro Rendón G. 36 Características de los Servicios Relación de temporización entre Temporización entre el origen el origen y el destino y el destino Velocidad binaria Modo de 3 3 2 1 3 2 1 Conexión Terminal Terminal origen destino Requerida: N/B-ISDN, Voz/Video, Emulación de circuitos E1/T1 Voz/Video comprimido (MPEG 1,2,3) No Requerida: TCP, X.25, Frame Relay Ethernet, IP Álvaro Rendón G. 18
- 19. 01/02/2012 37 Características de los Servicios Velocidad binaria (constante o variable) Temporización entre el origen Velocidad de y el destino bits constante Velocidad binaria Modo de Conexión Velocidad de bits variable Constante: N/B-ISDN, Voz/Video, Emulación de circuitos E1/T1 Variable: Voz/Video comprimido (MPEG 1,2,3) TCP, X.25, Frame Relay Ethernet, IP Álvaro Rendón G. 38 Características de los Servicios Modo de conexión Temporización entre el origen • Orientado a la conexión y el destino Conmutador Conmutador Conmutador Velocidad binaria Modo de Conexión Orientado a Cx: N/B-ISDN, Voz/Video, Emulación de circuitos E1/T1 Voz/Video comprimido (MPEG 1,2,3) TCP, X.25, Frame Relay No orientado a Cx: Ethernet, IP Álvaro Rendón G. 19
- 20. 01/02/2012 39 Características de los Servicios Modo de conexión Temporización entre el origen • No orientado a la conexión y el destino Velocidad binaria Modo de Conexión Orientado a Cx: N/B-ISDN, Voz/Video, Emulación de circuitos E1/T1 Voz/Video comprimido (MPEG 1,2,3) N-ISDN (datos), Internet, X.25, Frame Relay No orientado a Cx: Ethernet, IP Álvaro Rendón G. 40 AAL1 Soporta el servicio de Clase A Uso: Emulación de circuitos E1/T1, conexiones de Temporiza- audio a velocidad de bit constante ción Requerida Velocidad Binaria Constante Orientado a Conexión RTPC ATM Álvaro Rendón G. ITEC-Telecom 20
- 21. 01/02/2012 41 AAL1: Funciones de CS Aplicaciones ATM CS AAL SAR • Manejo de variaciones en el retardo de celdas Capa ATM • Procesamiento del contador de secuencia (CS): Detección de celdas perdidas y mal insertadas, y compensación con celdas falsas • Corrección de errores hacia adelante (FEC video/audio) • Supervisión de rendimiento • Transferencia de datos estructurados (nx64 Kbps) y no estructurados: emulación de circuitos E1/T1 • Transferencia de información de reloj (bit CSI) Álvaro Rendón G. 42 AAL1: Estructura de paquetes Cabecera SAR (1 byte) Cabecera CS (1 byte) CSI SC CRC-3 P Apuntador SDT P 1 3 bits 3 bits 1 7 bits 1 Cabec. CS PDU SAR SN SNP (Opcional) Carga útil CS (46/47 bytes) Cabecera ATM Carga útil ATM Celda ATM (5 bytes) (48 bytes) Apuntador SDT (Structured Data Transfer): usado por CS Aplicaciones en la transferencia de datos estructurados (nx64 Kbps) CS P: Paridad AAL SAR SN: Número de Secuencia SNP: Protección de SN Capa ATM • CSI: Indicador de CS (reloj) • CRC 3 bits • SC: Contador de secuencia • P: Paridad par Álvaro Rendón G. 21
- 22. 01/02/2012 43 AAL2 Soporta el servicio de Clase B Compresión y supresión de canales silentes y sin uso. Temporiza- Apropiado para tráfico de voz de baja velocidad. ción Uso: Red troncal para sistemas celulares Requerida Velocidad Binaria Variable Orientado a Conexión RTMC ATM Álvaro Rendón G. ITEC-Telecom 44 AAL2: Sub-capas (CS) AAL2 no tiene capa SAR -> Subcapas de CS Aplicaciones SSCS Subcapas AAL CPS Service Specific Convergence Sublayer SSCS Capa ATM Common Part Sub-layer CPS • Cada SSCS puede prestar un tipo de servicio distinto • A cada usuario se le asigna un SSCS • SSCS recibe los datos de su usuario y los entrega al CPS en forma de pequeños paquetes • CPS multiplexa paquetes de distintos SCSS en una misma celda ATM Álvaro Rendón G. 22
- 23. 01/02/2012 45 AAL2: Empaquetamiento en CPS Paquete CPS 1 2 3 4 5 PDU CPS 1 2 3 3 4 5 48 bytes Celdas ATM Carga útil Carga útil • Cada SSCS puede prestar un tipo de servicio distinto • A cada usuario se le asigna un SSCS • SSCS recibe los datos de su usuario y los entrega al CPS en forma de pequeños paquetes • CPS multiplexa paquetes de distintos SCSS en una misma celda ATM Álvaro Rendón G. 46 AAL2: Paquetes de CPS Cabecera UUI PPT Paquete CPS CID LI HEC Paquete SSCS 8 bits 6 2 3 5 1-64 bytes Campo de inicio PDU CPS OSF SN P Carga útil PDU CPS Relleno 6 bits 1 1 47 bytes Cabecera ATM Carga útil ATM Celda ATM (5 bytes) (48 bytes) Cabecera: Campo de Inicio: CID: Identificador de Canal OSF: Campo de desplazamiento LI: Indicador de Longitud (1-64) SN: Número de Secuencia PPT: Tipo de Paquete (voz/gestión) P: Paridad del Campo de Inicio UUI: Info. Usuario-Usuario HEC: Control de Error en Cabecera Álvaro Rendón G. 23
- 24. 01/02/2012 47 AAL2: Paquetes de SSCS Tres tipos de paquetes: • Tipo 1: No protegido (tipo por defecto) • Tipo 2: Parcialmente protegido • Tipo 3: Completamente protegido Paquetes de tipo 3: son usados para dígitos marcados, señalización por canal asociado, control de demodulación de facsímil, alarmas, y control de estado del usuario Paquete SSCS Redun Marca de tiempo Info dependiente Tipo de CRC-10 del Mensaje Mensaje Tipo 3 2 14 bits 16 6 10 Redundancia (Redun): Número de secuencia del paquete. Los paquetes son enviados tres veces para asegurar la correción de errores Marca de Tiempo: Cuenta la variación de retardo del paquete para permitir al receptor reproducir la temporización relativa CRC-10: Chequeo de 10 bits Álvaro Rendón G. 48 AAL5 Soporta los servicios de Clase C y Clase D Inicialmente se denominó SEAL (Simple Efficient Temporiza- Adaptation Layer) ción No Requerida Uso: Transferencia de datos IP, Frame Relay, etc. Velocidad Binaria Variable Orientado/ No Orientado a Conexión Red de Datos ATM Álvaro Rendón G. 24
- 25. 01/02/2012 49 Sub-capas de AAL5 Subcapas Aplicaciones Convergence Sublayer CS CS • Service Specific Convergence Sublayer SSCS AAL SAR • Common Part Sublayer CPS Capa ATM Segmentation And Reassembly SAR • Cada SSCS puede prestar un tipo de servicio distinto • A cada usuario se le asigna un SSCS (puede ser nulo) • CPS encapsula los datos de usuario y luego SAR los fragmenta • CPS ofrece transferencia no garantizada de PDU de cualquier longitud hasta 65.535 bytes • CPS detecta errores pero no corrige por retransmisión. Informa a la aplicación de nivel superior (e.g. TCP) • CPS entrega los PDU en el orden en que los recibe • No permite multiplexar segmentos de diferentes mensajes Álvaro Rendón G. 50 Formatos de PDU de AAL5 0-65.535 bytes 0-47 1 1 2 4 bytes PDU CS PDU de Usuario Relleno UU CPI LI CRC-32 PDU SAR 48 bytes 48 bytes … 48 bytes Celdas ATM SAR PDU SAR PDU … SAR PDU PTI=0x0 PTI=0x0 PTI=0x1 (fin de mensaje) Relleno: Para ajustar PDU a múltiplo de 48 bytes UU: Información Usuario-Usuario (extremo a extremo) CPI: Indicador de la Parte Común = 0 LI: Indicador de Longitud CRC-32: Chequeo de Redundancia Cíclica No hay cabecera SAR. Usa PTI de cabecera ATM Álvaro Rendón G. 25
- 26. 01/02/2012 51 Temario • Introducción • Arquitectura • Conmutación – Funciones y arquitectura – Conmutador de Memora Compartida – Algoritmos de planificación • Señalización Álvaro Rendón G. 52 Funciones y arquitectura • Transferencia de celdas desde los enlaces de entrada hasta los de salida Entrada Salida • Señalización Pto VPI VCI Pto VPI VCI • Gestión de la red 2 5 131 8 234 1000 Tipos: • Input buffering switch (Perros, 2005, 58) • Output buffering switch Álvaro Rendón G. 26
- 27. 01/02/2012 53 Diagrama funcional del conmutador ATM CAC SM Usuarios Enrutadores IM IM OM Cell OM Conmutadores Switch Servidores IM Fabric IM OM OM CAC: Connection Admission Control IM : Input Module SM : Switch Management OM : Output Module Álvaro Rendón G. ITEC-Telecom 54 Funciones y arquitectura • Dependiendo del diseño, pérdida de celdas en: puertos de entrada, estructura del conmutador o puertos de salida • La traslación de etiquetas (VPI/VCI) tiene lugar antes de que la celda sea transferida a la salida VPI/VCI VPI/VCI y Puerto celda de entrada Tabla celda de salida Tabla por Puerto de entrada • Pequeñas • Tiempo de búsqueda reducido Entrada Salida Pto VPI VCI Pto VPI VCI 2 5 131 8 234 1000 Álvaro Rendón G. 27
- 28. 01/02/2012 55 Funciones y arquitectura Tres tipos de arquitecturas de conmutador • División de Espacio Basada en MIN (Multistage Interconection Network) Red de elementos de conmutación interconectados, organizados en filas y columnas • Compartición de Memoria (el más común) Todas las celdas de entrada van a una memoria única Las celdas se organizan en la memoria en listas encadenadas, una por puerto de salida • Compartición de Medio Las celdas de entrada se entregan sincrónicamente a un bus Cada puerto de salida ve todas las celdas y recibe las suyas Álvaro Rendón G. 56 Conmutador de Memoria Compartida Una lista encadenada de celdas por Puerto de salida Memoria con puerto dual: escritura y lectura al tiempo En cada intervalo: N escrituras y N lecturas Ancho de banda de la memoria ≤ 2NV Donde V: Velocidad de transmisión de los enlaces Un conmutador para enlaces de 2,5 Gbps procesa 5,8 millones de celdas de 53 bytes por segundo (Perros, 2005, 59) Álvaro Rendón G. 28
- 29. 01/02/2012 57 Conmutador de Memoria Compartida Capacidad de la memoria: B celdas Capacidad máxima de lista por puerto: Bi < B Evita que un puerto acapare la capacidad de celdas Capacidad mínima de lista por puerto: LBi < Bi Es un colchón dedicado al puerto Bi < B, Σ Bi > B LBi < Bi, Σ LBi < B Capacidad: B Álvaro Rendón G. 58 Conmutador de Memoria Compartida Pérdida de celdas • Memoria compartida llena: contiene B celdas • Lista del puerto de salida llena: contiene Bi celdas Arquitectura no bloqueante • Una celda que ingresa a la estructura del conmutador (la memoria) no es bloqueada por otras celdas • Pueden construirse conmutadores a etapas sin bloqueo Bi < B, Σ Bi > B LBi < Bi, Σ LBi < B Capacidad: B Álvaro Rendón G. 29
- 30. 01/02/2012 59 Algoritmos de planificación Su finalidad es gestionar las QoS ofrecidas a los usuarios Para conmutador no bloqueante con memorias intermedias de salida (output buffering switch): – Cada conexión de salida está asociada a una categoría de QoS acordada durante el establecimiento – Las celdas que pertenecen a estas conexiones se pueden agrupar en colas: una por QoS – Las colas se atienden con un algoritmo de planificación Álvaro Rendón G. 60 Algoritmos de planificación Considerando cuatro categorías de QoS: • CBR (Constant Bit Rate): Audio y video sin comprimir (circuito E1) • RT-VBR (Real-Time Variable Bit Rate): Video-conferencia • NRT-VBR (Non-Real-Time Variable Bit Rate): e-mail multimedia • UBR (Unespecified Bit Rate): Transferencia de archivos El algoritmo de planificación asigna distintas prioridades a estas colas para satisfacer cada QoS Álvaro Rendón G. 30
- 31. 01/02/2012 61 Temario • Introducción • Arquitectura • Conmutación • Señalización – Tipos – Protocolos – Formato del mensaje – Procedimientos Q.2931 Álvaro Rendón G. 62 Tipos de señalización Señalización NNI Señalización Señalización UNI UNI RED ATM RED ATM Canal de Señalización (VPI/VCI = 0/5) UNI: User-Network Interface NNI: Network-Node Interface Network-Network Interface Álvaro Rendón G. ITEC-Telecom 31
- 32. 01/02/2012 63 Tipos de señalización Señalización UNI Establecimiento, supervisión y liberación de conexiones (SVC: Switched Virtual Circuits) • Conexión punto a punto: – Bidireccional (dos conexiones unidireccionales) – Ancho de banda y QoS para cada dirección – Señalización con protocolo Q.2931, basado en el protocolo Q.931 (DSS1) de N-ISDN • Conexión punto-multipunto – Unidireccional: un terminal ATM (raíz) envía información a varios terminales ATM (hojas) – Señalización con protocolos Q.2971 y Q.2931 Álvaro Rendón G. 64 Tipos de señalización Señalización NNI En redes ATM privadas: PNNI (Private NNI) En redes ATM públicas: B-ISUP/B-ICI Cumple doble función: • Protocolo de señalización Usado para establecer, mantener y liberar en forma dinámica conexiones entre terminales • Protocolo de enrutamiento Usado para distribuir información de topología y alcanzabilidad entre conmutadores RED ATM RED ATM B-ISUP: Broadband ISUP (UIT), B-ICI: Broadband Inter-Carrier Interface (ATMF) Álvaro Rendón G. 32
- 33. 01/02/2012 65 Arquitectura de Protocolos Modelo Modelo RDSI OSI Gestión de Planos Plano de Plano de Control Usuario Capa de Red Señalización Usuario AAL1, AAL2, Capa de SAAL AAL5 Enlace de datos Capa ATM Capa Física Capa Física SAAL: Signaling ATM Adaptation Layer Álvaro Rendón G. 66 Pila de protocolos de señalización Protocolos de señalización Q.2931 Q.2971 PNNI B-ISUP SAAL Capa ATM Capa Física Los protocolos de señalización son aplicaciones que corren encima de SAAL (Signaling AAL) Por debajo de SAAL están las mismas capas usadas para transferencia de datos Esta torre se llama también Plano de Control para diferenciarla del Plano de Usuario Álvaro Rendón G. 33
- 34. 01/02/2012 67 SAAL Convergence Sublayer CS Subcapas Prot Señaliz CS • Service Specific Convergence Sublayer SSCS SAAL SAR • Common Part Sublayer CPS Capa ATM Segmentation And Reassembly SAR Tiene la misma estructura de AAL5 (SAR y CPS), pero difiere SSCS, que tiene dos componentes: • SSCF: Service-Specific Coordination Function: Interfaz entre protocolos de señalización y SSCOP • SSCOP: Service-Specific Connection Oriented Protocol: Suministra una conexión confiable para intercambio de señalización entre terminales. Ofrece la mayoría de los servicios de LAP-D (RDSI) y PTM2 (SS7): Detección y corrección de errores y control de flujo Álvaro Rendón G. 68 Formato del mensaje de señalización 8 7 6 5 4 3 2 1 Byte 1 Discriminador del Protocolo 2 0 0 0 0 Long de Ref Llam 3 Ban 4 Valor de Referencia de Llamada 5 6 Tipo de Mensaje 7 8 Longitud del Mensaje 9 ≥ 10 Elementos de info de longitud variable Formato usado por los protocolos Q.2931, Q.2971 y PNNI Discriminador de Protocolo: identifica el protocolo Álvaro Rendón G. 34
- 35. 01/02/2012 69 Formato del mensaje de señalización • Valor de Referencia de Llamada: Número asignado a la llamada a la que se refiere el mensaje • Bandera: 0 para llamante, 1 para llamado • Elementos de información (IE): Parámetros de los mensajes 8 7 6 5 4 3 2 1 Byte 1 Identificador del IE 2 Instrucción del IE 3 Longitud del IE 4 ≥5 Información específica del IE Álvaro Rendón G. 70 Q.2931 – Mensajes de control de conexiones RDSI-BA Mensaje (Esp.) Mensaje (Ing.) Función Mensajes de establecimiento de la llamada AVISO ALERTING Iniciado aviso a usuario llamado LLAMADA EN CALL Iniciado establecimiento de conexión CURSO PROCEEDING CONEXIÓN CONNECT Usuario llamado ha aceptado la conexión ACUSE (DE RECIBO) CONNECT La conexión ha sido concedida DE CONEXIÓN ACKNOWLEDGE ESTABLECIMIENTO SETUP Inicia el establecimiento de conexión Mensajes de liberación de la llamada LIBERACIÓN RELEASE Liberación de conexión iniciada LIBERACIÓN RELEASE Liberación de conexión completada COMPLETA COMPLETE Mensajes varios INDICACIÓN NOTIFY Envía información sobre la conexión ESTADO STATUS Responde CONSULTA o reporta error CONSULTA DE STATUS Solicita mensaje de ESTADO ESTADO Álvaro Rendón G. ENQUIRY 35
- 36. 01/02/2012 71 Procedimiento de Señalización Usuario Dir. ATM destino Usuario llamante Ancho de banda llamado Retardo/pérdidas Red ATM Dir. ATM destino ESTABLECIMIENTO Ancho de banda MID Retardo/pérdidas LLAMADA EN CURSO ESTABLECIMIENTO AVISO MDC AVISO CONEXIÓN RST ACUS. DE CONEXIÓN CONEXIÓN ACUS. DE CONEXIÓN Señalización Q.2931 B-ISUP Circuito Virtual establecido LIBERACIÓN LIB LIBERACIÓN LIBERACIÓN COMPL LIC LIBERACIÓN COMPL Álvaro Rendón G. 72 Bibliografía • H.G. Perros (2005). “Connection-Oriented Networks: SONET/SDH, ATM, MPLS and Optical Networks”. John Wiley & Sons, Chichester, England. • ITEC-Telecom (2003). “Curso de ATM”. Bogotá, Colombia. • Javvin (2005). “Network Protocols Handbook”. Javvin Technologies, Saratoga, USA. • M.A. Parra (2000).”Introducción a Frame Relay y ATM, Modo de Transferencia Asíncrono”. ITEC-Telecom, Bogotá, Colombia. • UIT-T I.362 (1991). “Descripción funcional de la Capa Adaptación MTA (CAA) de la RDSI-BA”. Unión Internacional de Telecomunicaciones. Recomendación UIT-T I.362. Ginebra, Suiza. • UIT-T Q.2931 (1995). “Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha – Sistema de Señalización Digital de Abonado No.2 – Especificación de la capa 3 de la interfaz usuario-red para el control de llamada/conexión básica”. Unión Internacional de Telecomunicaciones. Recomendación UIT-T Q.2931. Ginebra, Suiza. Álvaro Rendón G. 36