Redes ATM e B-ISDN

1. Redes ATM e B-ISDN Edgard Jamhour

2. ATM e FRAME RELAY • 1. ATM • 2. FRAME RELAY • 3. INTEGRAÇÃO DE ATM/FRAME-RELAY COM IP • 4. QUALIDADE DE SERVIÇO SOBRE REDES IP

3. Introdução • ATM é uma tecnologia evolutiva destinada a transmissão em alta-velocidade de voz, video e dados. • É baseada nos estudos do Group XVIII da ITU-T e a ANSI para aplicar tecnologia VLSI para transferência de dados em redes públicas. • Oficialmente, o ATM é uma camada do modelo B-ISDN definido pelo CCITT I.361. • SIGLAS: • ITU-T: International Telecommunication Union Telecommunication Standardization Sector (anteriormente CCITT) • CCITT: Consultative Committee for International Telegraph and Telephone • ANSI: American National Standards Institute • VLSI: very large-scale integration • B-ISDN: Broadband Integrated Services Digital Network

4. ATM Forum • Fundado pela Cisco Systems, NET/ADAPTIVE, Northern Telecom, e Sprint em 1991. • Mecanismo para Criação de padrões para implantação de ATM: • Em redes privadas • Para integração das redes privadas com a rede pública.

5. Rede ATM Rede ATM NNI SWITCH SWITCH UNI UNI NNI NNI SWITCH

6. Padrões ATM • Além da ITU-T, outras entidades de padronização participam das definições das tecnologia ATM. Entre elas: ANSI, IETF e ATM Forum. • Os padrões para rede ATM podem ser de dois tipos, dependendo da rede ser pública ou privada, ou se tratarem de padrões de UNI (interface entre o usuário e a rede) ou NNI (interface entre os nós da rede).

7. Tipos de Tráfego Variable Bit Rate Tráfego contínuo com taxa variável Tráfego contínuo com taxa constante Constant Bit Rate Constant Bit Rate Oriented Tráfego em rajadas

8. Técnicas de Comutação • Qual a técnica de comutação mais apropriada para cada tipo de tráfego? • COMUTAÇÃO POR PACOTE • Utilizado na Internet e em redes de transmissão de dados • COMUTAÇÃO POR CIRCUITO • Utilizado em redes convencionais de transmissão de voz. • Objetivo do ISDN • Utilizar uma única técnica para transmissão de dados e informações multimídia.

9. Comunicação por Circuíto

10. Comutação por Circuíto =Modo de Transmissão Síncrono

11. Comunicação por Circuito Trafego < Banda

12. Comutação por Pacotes Trafego = Banda

13. Comutação por Pacotes Trafego > Banda

14. B-ISDN e N-ISDN • Existem dois padrões para Rede Digital de Serviços Integrados: • Faixa Estreita (RDSI-FE ou N-ISDN) • N-ISDN: NarrowBandIntegrated Services Digital Network • Faixa Larga (RDSI-FL ou B-ISDN) • B-ISDN: BroadBand Integrated Services Digital Network

15. Modo de Transmissão Assíncrono

16. Modos de Conexão numa Rede B-ISDN RDSI-FL PÚBLICA Comutador NNI Comutador ATM ATM adaptador U S=T NNI NNI U Comutador ATM U gateway Comutador ATM LAN, MAN ou WAN S S adaptador R

17. Modos de Conexão numa Rede B-ISDN • Usuário ATM privado para Rede ATM pública • Modem ATM • Rede ATM privada em Rede ATM pública • A rede ATM privada utiliza um switch ATM. • Rede não ATM para Rede ATM pública • A rede do usuário utiliza um gateway que efetua a conversão entre o protocolo da rede local e as células ATM.

18. Switch ATM • Um switch ATM realiza duas funções: • roteamento (comutação espacial) das células • multiplexagem/demultiplexagem (comutação temporal) das células.

19. Comutação Espacial • Processo que consiste em escolher para qual porta cada célula que chega no comutador ATM deve ser enviada.

20. Comutação Temporal • A comutação temporal é realizada pelos comutadores ATM através da multiplexação das células ATM no tempo. • Desta forma, uma mesma porta do comutador pode ser utilizada para transportar células de origens ou destinos diferentes.

21. Comutação Temporal

22. Multiplexação/Demultiplexação no Tempo

23. Comunicação Orientada a Conexão A comunicação em redes ATM é do tipo orientada a conexão, isto é, um caminho completo entre o transmissor e o receptor deve ser determinado antes da primeira células ser transmitida.

24. Tabelas de Roteamento • Na nomenclatura ATM, o caminho entre dois pontos é usualmente chamado de conexão com canal virtual - VCC. • O estabelecimento de uma conexão implica que informações de roteamento são armazenadas nos comutadores que conduzirão as células ao longo da rede.

25. VPI e VCI • As conexões em ATM possuem uma estrutura hierárquica. • Elas são definidas por dois valores: • VPI: Virtual Path Identifier. • Identificador de Caminho Virtual. • UNI utilizam VPIs de 8 bits. • NNI utilizam VPI de 12 bits. • VCI: Virtual Channel Identifier. • Identificador de Canal Virtual. • Os VCI são códigos numéricos de 8 bits.

26. Canal Virtual e Caminho Virtual

27. Caminhos Virtuais • Existem dois tipos de switches ATM: • Comutadoers de canal virtual • Comutadores de caminho virtual

28. Comutador de Caminho Virtual

29. Tabela de Comutação de Caminho Virtual

30. Comutador de Canal Virtual

31. Tabelas de Comutação

32. Conexão de Canal Virtual

33. Conexão de Canal Virtual • Enlace de caminho virtual (VPL): • corresponde ao segmento da conexão entre duas comutações por caminho virtual, isto é, o segmento da conexão que a célula percorre com o mesmo VPI. • Conexão de caminho virtual (VPC): • corresponde a uma concatenação de VPLs sem comutação de canal virtual, isto é, o segmento da conexão que a célula percorre com o mesmo valor de VCI. • Conexão com canal virtual (VCC): • corresponde a uma concatenação de VPCs que forma um caminho completo entre os equipamentos terminais que vão efetuar a comunicação.

34. Seqüência de Comunicação 1) Uma rede ATM é uma malha que oferece uma série de caminhos alternativos para interligar os equipamentos terminais.

35. 2) Para que os equipamentos terminais A e B possam se comunicar, uma conexão com canal virtual (VCC), com caminho definido, precisa ser estabelecida.

36. 3) Uma conexão com canal virtual é definida como sendo uma concatenação de enlaces de caminho virtual (VPL). Cada VPL é definida por um código VPI específico. A concatenação das VPIs é feita através de informações de comutação armazenadas em cada um dos comutadores que participam da conexão.

37. 4) Como várias conexões podem ser estabelecidas simultaneamente, o mesmo enlace físico e a mesma porta do comutador podem ser compartilhados por várias conexões. O estabelecimento de uma nova conexão entre A e C ilustra essa situação.

38. 5) A estação transmissora precisa conhecer apenas os identificadores da conexão com o primeiro comutador. Esta informação é passada pelo comutador a estação quando do estabelecimento da conexão. VPI=6 e VCI=4 VPI=1 e VCI=2

39. 6) Os comutadores decidem para onde enviar a célula com base em tabelas internas.Ao sair pela porta do comutador o valor do VPI e VCI da célula é alterado para indicar o próximo caminho a ser seguido. Ao chegar no destinatário, a célula guarda apenas a identificação do última VPL.

40. 7) O processo para o terminal A enviar uma célula ao terminal B é semelhante. Para isto, basta criar uma célula com os identificadores VPI=1 e VCI=1.

41. 8) Observe que ao longo da VCC as VCI e VPI das células são trocadas constantemente. Por isso, não existe um identificador único de conexão para todo o caminho. Quando a conexão é desfeita, a informação das VCI e VPI utilizadas é apagada das tabelas de roteamento.

42. Conexão Ponto a Ponto e Multi-Ponto ATM tem suporte para multicast.

43. ATM e OSI

44. Modelo em Camadas • Os protocolos e especificações que regem o funcionamento de uma rede ATM são comumente referenciados através de um modelo em três camadas funcionais: • camada física • camada ATM • camada de adaptação ao ATM • Não existe uma correspondência direta entre as camadas do modelo ATM e do modelo OSI. • Muitos autores consideram que as redes ATM realizam funções relativas apenas as camadas física e de enlace de dados do modelo OSI. • Entretanto, os comutadores ATM realizam também operações de comutação espacial (roteamento), função tipicamente associada a camada de rede.

45. Camada Física • A camada física define os padrões de funcionamento de mecanismos diretamente dependentes do meio físico utilizado. • As funções da camada física (ATM physical layer) estão logicamente divididas em duas subcamadas: • a subcamada de convergência de transmissão • a subcamada de meio físico. Subcamada de meio físico Camada Física Subcamada de convergência de transmissão

46. Subcamada de meio físico • Especifica as características mecânicas, elétricas e óticas dos meios de transmissão adotados. • Atualmente, os meios físicos padronizadas para as redes ATM são: • SONET (Syncronous Optical Network)/SDH • PDH: T3/E3 • FDDI (Fiber Distributed Data Interface) 100-Mbits/s • Fibras ópticas para 155 Mbits/s.

47. A comunicação da camada ATM com as camadas adjacentes é feita através de primitivas de serviço. Camada de Adaptação ao ATM A camada ATM ( ATM Layer ) realiza realiza quatro funções principais: Camada ATM 1) Multiplexação e demultiplexação de células . 2) Translação de VPI e VCI 3) Geração e extração de cabeçalhos 4) Controle Geral de Fluxo -GFC Camada Física Camada ATM

48. Células ATM • Nas redes ATM todas as informações são transportadas na forma de células. Uma célula ATM é pequena estrutura de dados, com tamanho fixo de 53 bytes. • cabeçalho (5 bytes) • campo de informação (48 bytes). • Numa comunicação ATM: • o transmissor precisa fragmentar toda a informação transmitida em células • o receptor, extrair o cabeçalho e reagrupar as células para reconstruir a informação original.

49. Células UNI e NNI • A estrutura do cabeçalho das células ATM é diferente quando a comunicação é realizada através de uma interface entre: • equipamento terminal e a rede (UNI) • VPI (identificador de caminho virtual): 8 bits • entre os nós (comutadores) da rede (NNI) • VPI (identificador de caminho virtual): 12 bits switch NNI UNI swtich

50. Célula ATM