UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA UNIDAD IZTAPALAPA

CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

CARRERA INGENIERIA ELECTRONICA

MATERIA PROYECTO DE INGENIERIA ELECTRONICA

TITULO "REDES ATM"

ASESOR FAUSTO CASCO SANCHEZ

GRUPO CL-o1

ALUMNOS GIL SANTOS, ULISES. 93202467

MATSUSHITA LEZANO, JUAN CARLOS. 89324089 SALGADO FERRUSQUIA, FERNANDO.952 1562q.

MEXICO, D.F., 7 DE ABRIL DE 1999.

Contenido

1 Introducción a ATM 1

l . 1 -Que es ATM 1.2-Modo de Transferencia Asíncrona 1.3-Cuando se debe utilizar ATM

2 Conceptos de ATM

2.1 -Predecesores de ATM 2.2-Arquitectura BBsica de ATM 2.3-La celda ATM y su estructura 2.4-Componentes de una red ATM 2.5-Los tipos de conexiones soportadas

por una red ATM y la adaptacion de capas

3 Principios de manejo de una red ATM

3.1-Funciones y capas de ATM 3.2-Rutas y canales virtuales de ATM 3.3-Conceptos de conmutacidn en ATM 3.4-Principios de seiializacidn 3.5-Capacidad de seiializacidn de una red ATM 3.6-Canales virtuales de seiializacidn ATM 3.7-ATM: Conjuntando voz, audio, datos y video 3.8-Demora de transferencia de celdas y demora

3.9-Pardmetros de ejecucidn de redes ATM 3.1 O-Control de trdfico ATM 3.1 1 -Admisidn de conexidn ATM 3.12-Control de prioridad ATM 3.1 3-Control de congestidn ATM

de variacidn

4 Modelo de referencia de una red ATM

4.1 -Modelo de referencia del Foro ATM 4.2-Posicidn de ATM en el modelo de referencia OS1 4.3-Redes basadas en ruteo 4.4-La conmutacidn de paquetes X.25 vs ATM 4.5-Ruteo vs conmutacidn 4.6-Red Frame-Relay 4.7-Frame-Relay vs ATM 4.8-Red Cell-Relay (ATM) 4.9-Modelo de referencia de protocolo B-ISDN 4.1 O-RDSI vs ATM

5 Modelo de referencia del protocolo de ATM

5.1 -ATM como un protocolo de capa MAC 5.2-ATM como un protocolo de capa de enlace 5.3-ATM como un protocolo de capa de red 5.4-ATM como un protocolo de capa de transporte 5.5-Capa de protocolo B-ISDNIATM

1 1 2

3

3 4 5

* 7

9

11

11 14 16 17 18 20 22

22 24 25 26 28 28

30

30 31 33 34 36 38 39 42 43 44

46

46 47 48 49 50

I

5.6-Red de transporte ATM 5.7-Capa de adaptacidn ATM (AAL) 5.8-Funcidn de la capa de adaptacidn ATM (AAL) 5.9-Encapsulamiento 5.1 O-Protocolo de conexidn orientada a un servicio

5.1 l-Servicio no orientado a conexi6n (conectionless) especifico (SSCOP)

6 Red de transporte de ATM

6.1-La estructura de una red de transporte ATM 6.2-Funcionalidad de la capa ATM 6.3-Tipos de cargas útiles (“payload”) 6.4-Establecimiento de llamada de direccionamiento

de red ATM 6.5-Ruteo de red ATM 6.6-Manejo de capas ATM 6.7-Especificaci6n de capa física (B-ISDNIUNI y NNI) 6.8-Subcapa de convergencia de transmisidn (capa física)

7 Planeación de una red ATM

7.1-Manejo de red ATM 7.2-SNMP y el MI6 7.3-lnteroperabilidad de equipo ATM 7.4-Red ATM y TMN (Red de manejo de telecomunicaciones) 7.5-Objetivos de manejo de redes corporativas 7.6-Desempefio 7.7-Correspondencia 7.8-Costos de operacidn 7.9-Costos de Red (“Chargebacks”) 7.1 O-Flexibilidad

50 52 53 55

55 57

58

58 60 61

62 63 64 64 66

68

68 68 70 71 73 73 75 75 75 76

Bibliografia y referencias 77

Apéndices

1

1 INTRODUCCION A ATM

1 .l. ¿Qué es ATM?

El modo asíncrono (ATM, "Asynchron ous Transfer Mod e"), también conocido como retransmisión de celdas, es conceptualmente similar a la técnica de retransmisión de tramas ("frame relay"). Ambas técnicas presentan fiabilidad y fidelidad para ofrecer una conmutación de paquetes más rápida que X.25 en aplicaciones digitales modernas. ATM es incluso más funcional que la retransmisión de tramas, pudiendo admitir velocidades de transmisión varios órdenes de magnitud superior.

Aparte de las similitudes técnicas, ATM y la retransmisión de tramas han seguido historias parecidas. La retransmisión de tramas se desarrolló como parte de la red ISDN, encontrando actualmente un gran uso en redes privadas y otras aplicaciones fuera de ISDN, en particular en puentes y dispositivos de encaminamiento ("routers"). Por su parte ATM fue desarrollado como parte del trabajo en ISDN de banda ancha, pero inicialmente se destinó a entornos distintos de ISDN, donde eran necesarias velocidades elevadas de transmisión.

Otro punto del desarrollo de ATM fue la tendencia en el campo de las redes. El más importante parámetro es la emergencia de un gran número de servicios de comunicaciones con diferentes y a veces desconocidos requerimientos. En este momento, los clientes están pidiendo un constante incremento en el número de nuevos servicios. En el futuro las más famosas aplicaciones en comunicaciones son el H D W ("High Definition Wl), las video conferencias, alta velocidad de transmisión de datos, videofonía, video librería, y demandas de videos educativos en casa.

Esta gran extensión de requerimientos introduce necesidades por una red universal, la cual sea bastante flexible para proveer todos esos servicios de alguna manera. Otros dos parámetros son la rápida evolución de semiconductores y tecnología óptica, además la evolución en ideas conceptuales de sistemas hacia el cambio en las funciones de transportar superflujos de información en la edad de las redes.

Ambas cosas como la necesidad de una red flexible y el progreso en la tecnología, así como los conceptos de sistemas, dan una ventaja para definir el principio de Modo de Transferencia Asíncrono (ATM).

1.2. Modo de Transferencia Asíncrona

La terminología modo de transferencia, indica que ATM es una técnica de transporte de telecomunicaciones, un método por el cual, la información puede ser

transferida (enrutada y transportada) desde un lado de la red a otro. El asíncrono distingue la técnica de las técnicas de transferencia síncrono síncrono.

2

término y cuasi

El modo de transferencia síncrona (STM) es un método usado en alta velocidad de sistemas de transmisión (tales como Jerarquía Síncrona Digital, SDH, o Redes Opticas Síncronas, SONET) En una técnica de transferencia síncrona, la capacidad de línea (bitrate), está estructurada en patrones estrictamente regulares y repetidos. Así un sistema de línea de transmisión SDH de 155 Mbit/s, por ejemplo, es actualmente compuesta de una trama de 2430 bytes (correctamente 2430 octetos), repetidos 8000 veces por segundo. No hay vacíos entre las tramas, así la misma parte de la trama puede ser esperada en el mismo lugar cada 125 microsegundos. El sistema es Síncrono.

En un sistema cuasi síncrono, el sistema no corre completo síncronamente, pero pretende hacerlo. De acuerdo a las estrategias, los errores inevitables ocurren porque el sistema no es completamente síncrono, algo de la capacidad es desperdiciada al propósito, porque hay poca actividad o lentitud en el sistema, y el usuario final no padece los efectos negativos.

En el modo de transferencia asíncrona, las tramas (celdas) de información son solamente enviadas cuando es necesario. Así, por ejemplo, las celdas son enviadas a través de la red para representar caracteres alfabéticos sólo cuando se escribe alguno, entretanto nada se envía. Por comparación, el modo de transferencia asíncrona puede comunicar celdas todo el tiempo, desocupando una cada vez.

El modo de transferencia asíncrona (ATM) es así, potencialmente el más eficiente de las técnicas de transporte de telecomunicaciones.

1.3. ¿Cuándo se debe Considerar Utilizar ATM?

Antes de entrar con la investigación de nuevas y mejores redes de telecomunicaciones o en el desarrollo de alguna nueva aplicación de software para computadora (particularmente broadband o aplicaciones multimedia), uno debe considerar incluir elementos de conmutación ATM en la arquitectura de la red o interfaces de red ATM en las interfaces de programación de aplicaciones (APls). Esto es por que, al parecer, ATM llegará a ser la técnica de transporte universal de telecomunicaciones.

Para que ATM se establezca en sí como el highway principal de información, se puede llevar algo de tiempo. Durante el cuál, las mejores corporaciones informadas, así como los operadores de redes, llevarán ventaja sobre sus competidores.

3

2 CONCEPTOS DE ATM

2.1. Los predecesores de ATM.

En realidad, esta tecnología ha involucrado algunas arquitecturas de redes previas, de las cuales destacan las redes LAN y WAN. Desde un punto de vista, estas redes han alcanzado sus límites de operación, que se observaron claramente en la limitante de ancho de banda que tenia esta técnica. Así los sistemas Ethernet, Tokeng Ring, entre otras, se han utilizado para funciones que en nuestros días son básicas como son: transferencia de archivos, la interacción cliente servidor, y otras más.

Por otro lado la tecnología FDDL, se basa en el enlace de una red por medio de fibra óptica, esta técnica empezó a utlizarse en la década de los 80’s. El limite de operación de esta red es de I00 Mbps, y a su vez esta red ofrecía: un flujo de control de tráfico, pero no permitía llevar a cabo este proceso a muy largas distancias.

De aquí observamos claramente, que las necesidades que no podía cubrir una red Ethernet (u otra), debido a su limitación en el ancho de banda, lo podría cubrir una red FDDL, pero para esto se requeriría de un mayor costo en la realización de este sistema. De este conflicto surgió una nueva tecnología, que tuviera las facilidades de realización de una Ethernet, pero con una velocidad de transmisión más grande como la que ofrecía una red FDDL, fue así como surgió la tecnología FAST ETHERNET, de la cual algunos de estos sistemas se llamaron: 100base-T, 1OObase-VG, que operaban a 100 Mbps. Pero ambos sistemas no tenían la capacidad de conjuntar nuevas tecnologías.

Fue así como surgieron las redes ATM, que como característica principal, tienden a la conjunción de tecnologías nuevas, por lo cual una red ATM es el próximo paso de progreso en la transferencia de información. Algunas de las características más importantes que ofrece una red ATM son:

0 Ofrecimiento de ideas integradas, como: mayor calidad de servicio y prioridad en la pérdida de tráfico. ATM ofrece un servicio de conexión orientado, que garantiza mayor calidad en el servicio ofrecido. Es apropiada para la transmisión de video y de funciones multimedios.

0 El ancho de banda de una red ATM es escalable, por medio de actualizaciones en el hardware, dependiendo de la demanda que se requiera en el sistema, ya sea para un aumento en el número de usuarios o para la ejecución más rápida de los procesos que se lleven a cabo en el sistema mismo.

4

Las redes eliminarán la propagación de tiempos de retardo que se originan en la comunicación a largas distancias.

ATM ofrecerá el uso de recursos compartidos de varios usuarios al mismo tiempo. Necesidades de información diferentes, (P.e. telefonía, transmisión de datos, interconexiones con redes LAN, video transmisión, etc.)

Cada aplicación que requiere un usuario en especial, podrá correr a diferentes velocidades de transmisión, y por lo tanto demandará diferentes necesidades deanchodebanda.

2.2 Arquitectura básica del ATM

Las especificaciones estándares, se refieren a varias capas, las cuales hacen una red ATM. Las más importantes están mostradas en la tabla 2.2.

La capa física define los tipos de transmisión física, los cuales son convenientes para ATM. En particular las especificaciones son así diseñadas haciendo a SHD (“synchronous digital hierarchy”) una conveniente línea de transmisión. SDH, es la más moderna tecnología de transmisión de telecomunicaciones. La especificación de capa física, define la parte eléctrica, óptica y las características de transmisión que pueden ser usadas, así como la intetfase requerida por la capa ATM.

Tabla 2.2. Arauitectura ierhrauica de una red ATM.

Nivel mas alto Capas mas altas de protocolos de cornunicacibn

ATM capa de adaptación

Red de transporte ATM Red ATM

Capa ATM Nivel VC Nivel VP

Capa Física Nivel de canal de Transmisión Nivel de sección Digital Nivel de sección del Regenerador

Las especificaciones de la capa de adaptación (AAL) se definen como las celdas que pueden ser usadas para crear conexiones convenientes para un amplio rango de usuarios finales (p. e. conexión de bit constante (CBR), señal transportadora de ancho de banda de voz, transporte de datos, etc.). Los diferentes tipos de conexiones son clasificados por especificaciones de AAL en las cinco clases mostradas en la tabla 2.2.

La capa más alta de comunicación, es información útil transportada entre terminales finales por la red ATM.

2.3. La celda ATM y su estructura

El modo de transferencia asíncrona (ATM) es fácil de entender; es simplemente un método de transferencia de información como si fuera generada por una fuente usando celdas de longitud-compuesta. La parte asíncrona se refiere al concepto de la frase “como llega” en la definición. La mayor parte de la tecnología de celdas en ATM se enfoca a los sistemas de conmutación de paquetes. Esto es, es un método de red orientado a conexión basado en interruptores como nodos de red, y no en ruteadores.

La red ATM esta basada en la celda como unidad de transmisión-recepción de datos. Una celda está definida como un bloque de información de longitud- compuesta.

En una red ATM, los nodos de red (interruptores) conmutan celdas ATM. La estructura de la celda ATM consiste de 53 bytes. Dentro de la literatura de ATM, son usualmente llamados octetos, aunque actualmente significan lo mismo. Los 53 bytes son divididos en una cabecera de 5 bytes y una sección de información de 48 bytes conocida como el payload (carga por pagar). Los bytes son enviados a través de la red 1 byte a la vez dentro de una sucesión, del byte 1 al 53 (ver figura 2.3.1).

PAYLOAD . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Eaructutm de la celda de AT“

Figura 2.3.1

6

La estructura de la cabecera de la celda ATM se muestra en la siguiente figura 2.3.2. Oficialmente, es la cabecera de la celda de la interface usuario-red (UNI) de B-ISDN (“Integrated Services Digital Network“). Aunque la cabecera UNI, en sí, tiene una cantidad distinta de campos.

BYTE 8 7 6 5 4 3 2 1 BITS 1 2

VPI GFC VCI VPI

VCI I

VTI: ID DECAYALUIRTUAL UPl: ID DERUTAUIRTUAL CLP: PRDRIDAD DECELDA

GFC:COYTR~LDEFLUdOGEIlERCO UMk IMTERFACE D E RED D E USUARD

W1:lYDCADOR DETlpO DEPAVUMD

Cabecera de celda ATM

Figura 2.3.2

De la figura 2.3.2, podemos ver que los bits en cada byte son numerados del 8 al 1, de izquierda a derecha. El bit 8 es el bit más significativo, lo que significa que tiene el valor más grande cuando es expresado como un numero binario (base 2). Los bytes son enviados dentro de la red ATM del bit más significativo (bit 8) al menos significativo (bit I), o de izquierda a derecha en la página. También, la mayoría de los bits en la cabecera, 24 de 40, son utilizados como identificador jerárquico de conexión de red [el campo VPlNCl (IRV/ICV)(ldentificador de Ruta VirtuaMdentificador de Conexión Virtual)].

Se ha dicho que asíncrona en ATM se refiere al envío de datos a la red “como llegan”. Los datos son empacados en celdas y enviados a través de la red. Este uso de las celdas para los datos “como llegan” es lo que permite etiquetar como “ancho de banda en demanda” a la red ATM. Por supuesto, no se puede sacar ancho de banda de la nada, pero sí hace el uso más flexible del ancho de banda disponible cuando es compartido por un número de usuarios.

El tren de celdas que salen por un nodo de red, puede estar compuesto por datos del mismo usuario o de un usuario diferente. Mas bien, será una combinación de muchos usuarios tomando varias cantidades de celdas a diferentes tiempos: ancho de banda en demanda.

ATM es algunas veces referida como multiplexaje de etiquetas o multiplexaje asíncrono de división en tiempo. La etiqueta es el identificador de conexión que le dice al receptor con que conexión está asociada la celda.

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2.4 Componentes de una red ATM.

Existen cuatro tipos básicos de equipo que se utilizan para diseñar una red ATM. Estos son:

O Equipo de usuario o cliente (CEQ). O Conmutadores ATM 0 Conectores ATM O Multiplexores ATM

Conjuntando estos elementos, como se muestra en la siguiente figura 2.4, se puede diseñar una red ATM. También se define un numero de interfaces estándares, que se definen de acuerdo a las especificaciones ATM, y además son las bases para la interconexión de estos componentes. A continuación mostramos las interfaces más importantes:

O Interface de Red de Usuario (User Network Interface UNI) O Nodo de Interface de Red (Network Node Interface NNI) O Interface Inter-Red (Inter-Network Interface INI)

Un esquema que representa los componentes de una red ATM, incluyendo sus interfaces se muestra a continuación, en la figura 2.4.

Figura 2.4

2.4. l . Interface de Red de Usuario ATM (A TM UN/)

La interface ATM UNI, es la especificación técnica standard que permite al equipo de usuario (CEQ), comunicarse sobre la red con otras estaciones, aún más, con

usuarios de otras redes. Esta es la interface empleada para establecer una comunicación entre un CEQ y un multiplexor ATM, un conector ATM o un conmutador ATM.

2.4.2. Interface de Nodo de Red A TM (ATM NNI)

Está es la interface usada entre dos nodos dentro de la misma red o entre dos subredes diferentes. La estandarización NNI da el margen para construir una red ATM de nodos individuales proporcionados por diferentes fabricantes. Alternativamente, puede usarse para proveer una interface estandarizada entre subredes ATM aún siendo de diferentes “fabricantes”, por ejemplo IBM Nway and Stratacom. En este caso se refieren a NNI como Interface de Red a Red.

2.4.3. Interface Inter-Red A TM (A TM INI)

La Interface Inter-Red (INI), no solo permite la intercomunicación, sino que también sirve para una operación y una administración, clara o limpia entre las conexiones de redes ATM. Se basa sobre la NNI, pero además incluye más innovaciones para reafirmar la seguridad, control y la propia administración de conexiones (por ejemplo cuando las redes de diferentes operadores son interconectadas).

2.4.4. Equipo de Usuario ATM

El equipo de usuario ATM (CEQ) es cualquier articulo o equipo capaz de comunicarse a través de una red ATM. En el futuro, una gran variedad de equipos serán capaces de usar el gran canal de comunicación de una red ATM. Uno de los más populares desde un punto de vista actual son las aplicaciones multimedia; dispositivos capaces de enlazar a usuarios simultáneamente para transmitir de forma sincronizada video, correo electrónico, datos y mensajes telefónicos sobre el mismo canal al mismo tiempo.

En pocas palabras, el equipo usado es como el de una terminal adaptadora (B- TA), que permite a dispositivos ya existentes comunicarse por la red ATM. Algunos de estos dispositivos están disponibles actualmente, y se conocen como: ATM PAD.

2.4.5. Multiplexor A TM

Un multiplexor ATM usualmente es el encargado de permitir a diferentes “canales virtuales” de diferentes puertos UN1 ser empaquetados para ser transmitidos a través del mismo canal de comunicación. Entonces dos o tres clientes pueden compartir el mismo canal. El multiplexor ATM ejecuta una función similar al de un cartero (hace más fácil la gestión de cargar un numero de mensajes diferentes de la central ATM conmutador) empaquetando un numero de canales virtuales dentro de un mismo paquete, “o “ruta virtual”.

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2.4.6. Conmutador A TM

Un conmutador completo es el más complejo y poderoso componente de una red ATM. Ya que solo no es capaz de conectar rutas virtuales, sino que también ordena y conmuta sus contenidos, que son los "canales virtuales". Este es el equivalente a una oficina postal, donde se lleva un control total del flujo postal. Es el Único tipo de nodo ATM capaz de interpretar y actuar sobre los usuarios o sobre la señalización de la red, para el establecimiento de nuevas conexiones o para limpiar conexiones ya existentes.

2.4.7. Conectores A TM

Los conectores son algo mas complicados que los multiplexores. Siguiendo con nuestras analogías, estos forman el papel de una oficina de correos, donde todos los sacos se descargan, se acomodan y se distribuyen. Como en la oficina de correos, la principal función de los conectores ATM es la de dejar el contenido de las rutas virtuales y de los canales virtuales íntegros, sin ocasionarles error alguno.

2.5. Los tipos de conexiones soportadas por una red ATM y la adaptación de capas.

ATM es un método orientado a conexión creando rutas de telecomunicaciones a través de una red conmutada. Esto quiere decir que existe un mecanismo para establecer una conexión entre dos puntos de la red, por la duración de una llamada. Un servicio orientado a no-conexión puede ser uno en el cual el transmisor y el receptor no están simultáneamente conectados a la red. El servicio postal es parecido a un servicio orientado a no-conexión, entonces el remitente deposita su carta en el correo y, será otro momento en el que el receptor la recibe. El correo puede ser un servicio orientado a conexión, tendría primero que el receptor ser comunicado con el mensaje enviado (el equivalente de una llamada de máquina), entonces tiene que permanecer listo en su buzón hasta que éI lo reciba, mientras que el remitente permanece en el buzón hasta que recibe la confirmación de recibido.

Las conexiones creadas por una red ATM dan una comunicación media flexible para todos los tipos de servicios de telecomunicaciones, incluyendo, no solamente servicios orientados a conexión sino también servicios orientados a no-conexión. Estos servicios están definidos en las recomendaciones F.811 de ITU-T ("broadband conectionless data bearer service", BCDBS).

Una extra funcionalidad es sumada a la red básica ATM (correctamente llamada capa ATM) para acomodar una variedad de diferentes tipos de servicios de redes, orientados a conexión y servicios orientados a no-conexión. Esto funcionalmente es contenido en la capa de adaptación de ATM. La capa de adaptación (AAL) coloca fuera un conjunto de reglas como los 48 bytes "celda payload' que pueden

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ser usadas, y como esto puede ser codificado. Esta codificación especial, permite que los recursos finales, los cuales son comunicados a través de la capa ATM, puedan soportar óptimamente los servicios que necesiten ser orientados a conexión o no-conexión.

Los servicios ofrecidos por la capa de adaptación ATM (AAL), son clasificados en cuatro clases o tipos (los estándares utilizan ambas terminologías). La distinción de parámetros de varias clases es listada en la tabla.

Un ejemplo de servicio de Clase A, es la emulación de circuito (por ejemplo, limpiar el canal de conexiones como circuitos digitales "hard-wired"). En las especificaciones ATM, tales servicios son referidos como razón constante de bif (CBR) o servicios de emulación de circuito (CES). Así una razón constante de bit video o señal de lenguaje puede estar en AAL, servicio Clase A y, puede usar AALI.

La razón bit variable (VBR) de video y audio es un ejemplo de un servicio clase B. De este modo, una señal de lenguaje en audio, el cual no envía información durante periodos de silencio es un ejemplo de servicio Clase B VBR y puede usar AAL2.

La Clase C y la Clase D, cubren los servicios orientados a conexión y orientados a no-conexión de transferencia de datos. Así un servicio de paquete X.25, puede ser soportado por un servicio de Clase C, y el servicio orientado a no-conexión de datos como correo electrónico y ciertos tipos de servicios de enrutadores LAN, pueden estar en Case D. Ambas clases, C y D usan los tipos AAL, AAL% o AALS.

Tabla 2.5. Clasificaci6n de servicio de la Capa Adaptaci6n ATM ( Características de

Tipo % AAL Tipo 2 AAL Tipo 1 AAL Tipo AAL

Clase C Clase B Clase A

(AAL1) w - 2 ) (MIL%) Tipo 5 AAL (AAL5)

transmisión

Relación de tiempo entre la fuente y el

Orientado Orientado Orientado Modo de conexión Variable Variable Constante Razon de Bit

destino No requerida Requerida Requerida

4AL) Clase D

Tipo ?4 AAL (AALX) Tipo 5 AAL (AAL5)

No requerida

Variable Orientado a No Conexión

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3 PRINCIPIOS DE MANEJO DE UNA RED ATM

3.1. Funciones y capas de ATM.

Las capas del stack de protocolos de ATM y la mayoría de las funciones desempeñadas en estas capas se muestran en la siguiente figura 3.1. Note que el manejo de capas es una función que ejercen todas las capas y el uso de varios componentes convergentes en algunas de ellas.

-

M 4 N E J O

D E

e u

4

4 S

D

-

FUNCIONES DE CAPAS ALTAS : CAPAS i ALTAS

CONVERGENCIA : c j : S : A js : A

SEGMENTACION Y REENSAMBLADO : A j L : R :

CONTROL DE FLUJO GENERICO GENERACION/EXTRACCION DE CABECERA DE CELDA

MULTIPLEXAJE Y DEMULTIPLEXAJE DE CELDA

! A j T TRADUCCION VPlNCl DE CELDA : M

DESACOPLO DE VELOCIDAD DE CELDA GENERACIONNERIFICACION DE SUCES16N HEC DELINEACION DE CELDA ADAPTACION DE LA TRAMA DE TRANSMISION jc ; p GENERACION/RECUPERACION DE LA TRAMA DE TRANSMISION i : A

i T : c j A

"_"""""""""""""""""""""""""""""""""""""~~"""", : F : I j S j I TIEMPO DE BIT

MEDIO FlSlCO j M ! A ! P : c

Capas y funciones de ATM Figura 3.1

La convergencia es un concepto importante en ATM. Significa que hay varias opciones que pueden ser realizadas arriba o debajo de algunas capas en el modelo. Los bits pueden ser mandados en tramas. Pueden ser enviados en fibra óptica o cable coaxial. Pueden viajar en un servicio de velocidad de bit constante (VBR) tal como voz, o en un servicio de velocidad de bit variable (VBR) tal como ruteadores de interconexión LAN.

La capa mas baja del modelo ATM es la capa física, dividida en dos subcapas: la subcapa de convergencia de transmisión (TC) y la subcapa de medio físico(PM). La capa física (PHY) concierne solo con funciones que dependen completamente en el mismo medio físico. Estas funciones dependientes del medio físico (PMD) incluyen toda la transmisión de bits y funciones de alineación de bits para

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transmitir Os y I s a través del enlace. Por lo tanto, la línea de codificación se realiza aquí, y si la señal eléctrica del dispositivo va a ser enviada por un enlace óptico, esta conversión es provista también aquí.

Muchos medios físicos requieren código de Manchester u otros esquemas para proveer el tiempo de bit y de reloj del transmisor al receptor. Esta capa proporciona el tiempo de bit. Note que varios medios de transmisión como fibra óptica, cable coaxial, o todavía cable par trenzado sin blindaje (UTP) son soportados en varias configuraciones con ATM. Originalmente, fue clasificada para ser de las redes más veloces de fibra. A larga distancia las redes corriendo a esta velocidad fallan al momento de entregar la información, el foro de ATM esencialmente elimina la dependencia de la capa física de ATM en redes de fibra.

La subcapa de convergencia de transmisión (TC) es la mas baja de las capas de convergencia en ATM. Desempeña cinco funciones específicas para la capa superior en ATM:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Generación de transmisión/recuperación de trama. Si las celdas raíz van a ser enviados en un sistema de transmisión de bits como un T3, la subcapa empaqueta celdas dentro de la trama de transmisión en el transmisor, y los desempaqueta de la trama en el receptor.

Adaptación de la transmisión de la trama. El procedimiento de arriba requiere conocimiento del esquema de tramas empleado en el enlace. Esta estructura de tramas debe ser adaptada para el transporte de las celdas ATM.

Delineación de celdas. Con tramas o sin ellas, la capa TC debe proveer de algún mecanismo para el receptor para detectar límites de celdas de la cadena de bits entrantes.

Generación de sucesión HECherificaciÓn. El control de error en ATM se lleva en la cabecera de la celda. Un byte de control de error de cabecera (HEC) es usado para este propósito. El transmisor genera el HEC, y el receptor lo checa. Si una celda falla el chequeo de error, se descarta para prevenir que la celda se direccione a un destino incorrecto.

Desacoplamiento de velocidad de celda. Un servicio puede solicitar mucho tiempo de canal y mandar muchos datos a la vez. Durante estos períodos, la cap

a TC insertará celdas especiales en el transmisor y las removerá en el receptor.

La capa ATM es el corazón de las redes ATM. Sus funciones definen todo lo que una persona piensa acerca de ATM:

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1. La capa de ATM multiplexa celdas sobre el mismo enlace físico. Las celdas son reconocidas en el destino por el significado de los campos de la cabecera que identifica las rutas virtuales (VPs) y canales virtuales VCS .

2. La capa ATM debe traducir el identificador de VP entrante (VPI) y al identificador VC (VCI) en un enlace al par VCNPI apropiado para la salida del enlace. Estos nuevos pares son puestos en la cabecera de la celda cuando la celda es conmutada a la salida del enlace. Los valores son obtenidos por una tabla en el interruptor. Esta tabla es construida al tiempo de conexión por mensajes de señalización de protocolo en el plano de manejo de ATM. (Esta es la diferencia entre un interruptor y un ruteador; un ruteador no trata con este tipo de conexiones).

3. En los- extremos de la red, la capa ATM genera e interpreta las cabeceras de celda. Solo el campo de "payload' de una celda ATM siempre se pasa a las capas de arriba.

4. Solo en el lado UN1 de la red, la capa ATM provee un mecanismo de control de flujo genérico (GFC) para acceso al medio. La función del GFC nunca está disponible o definida en la interface del nodo de red (NNI) entre los interruptores ATM.

La capa de adaptación ATM (AAL) se encuentra en sistemas finales pero no siempre es requerida en nodos de red internos, tales como los interruptores de ATM. La AAL esta dividida en dos subcapas: La subcapa de segmentación y reensamblaje (SAR) y la subcapa de convergencia (CS).

La subcapa SAR realiza una función de "fin de libro", tal que el receptor pueda asociar una sucesión de celdas dentro de la trama original u otra unidad de datos que el transmisor rompe en celdas. El CS provee el mecanismo de mezclar los diferentes requerimientos de voz, video, y datos definiendo un número de clases de servicio, cada uno con los parámetros apropiados para servicio. Estos son usados para proveer los parametros apropiados de calidad de servicio (QOS) en dicha conexión. Las cuatro clases de servicio existentes definidas son mapeadas en seis tipos de AALs para la realización de ATM.

Las cuatro clases de servicios son definidas por tres parámetros que las capas mas altas pueden requerir del transporte:

1. Relación de tiempo entre fuente y destino. También conocidas como aplicaciones de tiempo real, tráfico como voz digitalizada da 64 kbps debe conservar la relación de tiempo a través de ATM. Esta relación en tiempo es esencial en voz y otras aplicaciones de velocidad constante de bit (CBR). Las aplicaciones de CBR no funcionarán correctamente si un transmisor está generando 64 kbps en cada segundo, pero la red

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ATM entrega 32 kbps y entonces 96 kbps al receptor, aún si el número de bits enviados y recibidos sea el mismo.

2. Velocidad de bit. Algunos servicios tienen una velocidad constante de bit; otros tienen una velocidad de bit variable (VBR) sobre tiempo. Estas aplicaciones CBR incluyen voz digitalizada sin comprimir. Es importante notar que los servicios CBR llegarán a ser automáticamente servicios VBR con la adición de la compresión.

3. Modo de conexión. Algunos servicios, como voz, son siempre orientados a conexión. Algunos servicios son no-orientados a conexión. Otros, incluyendo muchos tipos de servicios de datos, pueden ser de cualquier forma.

Las clases de servicio establecidas AAL establecidas por el ITU y los tipos de AAL son mostradas en la siguiente figura 3.1 . l . Los servicios típicos que usan estas clases pueden ser:

CLASE A CLASED CLASEC CLASEB

RELACION DE TIEMPO ENTRE FUENTE Y DESTINO

NO REQUERIDO REQUERIDO

[VELOCIDAD DE BIT 1 CONSTANTE 1 VARIABLE I ~~

NO- MODO DE CONEXION ORIENTADO ORIENTADO A CONEXION

A CONEXION Las cuatro clases de servicio AAL

Clase A: Emulación de circuitos, voz y video de velocidad constante de bit. Clase B: Audio y video de velocidad variable de bit (comprimida). Clase C: Transferencia de datos orientada a conexión. Clase D: Transferencia de datos no-orientada a conexión.

Figura 3.1.1

Estas clases de servicio han sido modificadas por el foro de ATM. De tal manera que reconoce cinco categorías de servicios AAL.

3.2. Rutas y canales virtuales de ATM

Como se indicó antes, ATM es una arquitectura de red que utiliza transportes de red sin canales. El tráfico debe ser identificado como voz, video, o datos. Debido a que no hay canales físicos para distinguir el tráfico en una red ATM, su lugar es tomado por conexiones lógicas. En lugar de canales de voz o

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video, las redes ATM tienen conexiones de voz o video. Estas conexiones lógicas son establecidas y mantenidas por medio de una estructura de identificación de dos partes: el canal virtual y la ruta virtual.

Los canales virtuales (VCs) y rutas virtuales (VPs) son una parte de toda la arquitectura del ISDN broadband (B-ISDN). ATM es la red de transporte para B- ISDN, y IOS VCs y VPs forman las funciones de transporte de capa física de ATM en un nivel lógico. Lo opuesto a las funciones de transporte a nivel físico de enviar bits sobre un medio específico. Un canal virtual es un concepto para describir el transporte unidireccional de las celdas ATM asociados por un valor común de identificador Único (CCITT 1.1 13). Este identificador es el VCI. Una ruta virtual es un concepto utilizado para describir el transporte unidireccional de celdas que pertenecen a canales virtuales que están asociados por un valor común de identificador Único. Este es el VPI. Tanto VPI como VCI son válidos en una dirección.

Los VCls y VPls se encuentran en las cabeceras de celdas y son jerárquicos. Muchos VCs pueden formar un VP. Las celdas fluyen a través de la ruta de transmisión en una red ATM (Ver Figura 3.2). ¿Cuál es el propósito de los VCs y VPs? Crear una forma útil de distinguir los tipos de tráfico y varios destinos, ellos forman un método para establecer y usar otros dos conceptos en ATM: la idea de un enlace virtual y una conexión virtual.

vc vc 5% ) RUTADE e:: v c VC VC

TRANSMISION

W: CANALVIRTUAL VP: RUTAVIRTUAL

Re1 aci6n de VCs y VPs .

Figura 3.2.

Un enlace de canal virtual es un transporte unidireccional de celdas desde el lugar donde un VCI es asignado hasta el lugar donde es convertido (conmutado) o removido. De la misma forma, un enlace de ruta virtual es limitado por los puntos en la red donde el valor de VPI es asignado o convertido o removido. Así, los enlaces en VCs o VPs son justo las rutas en la red ATM donde los valores de VCI o VPI permanecen igual.

Obviamente, usuarios y sistemas serán separados por mas de un enlace VC y un enlace VP en la mayoría de los casos. Así, la concatenación de enlaces de rutas virtuales es llamada conexión de ruta virtual (VCC), y una concatenación de

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enlaces de ruta virtual es llamada una conexión de ruta virtual (VPC). Básicamente el campo VCI identifica conexiones de localidades dinámicas, y el campo VPI identifica conexiones de localidades estáticas.

3.3. Conceptos de conmutación en ATM

Cuando los nodos de red ATM actúan como interruptores de ruta virtual, los VPls cambian en una base de nodo por nodo, mientras que los VCls no. La conversión VPI fue hecha por una simple tabla hecha en cada nodo de la red.

Estos interruptores VPI terminan los enlaces VP previamente definidos y deben convertir los VPls entrantes a VPls de salida. Esto puede ser muy útil para LAN a LAN o cliente servidor, aplicaciones de red basadas en ruteador.

Un interruptor VP se muestra en la siguiente figura 3.3:

VCI 1 VCI z

VCI 1 VCI 4

VCI 5 VCI 4

VCI 1 VCI 4

VCI 5 VCI 4

VCI 1 VCI z

VCI = IDENTIFICADOR DE CANAL VIRTUAL UP = RUTAVIRTUAL VPI = IDENTIFICADOR DE RUTAVIRTUAL

Conmutación de VP

Figura 3.3.

Sin embargo, la conmutación de VP no es la única posibilidad para un nodo de red ATM. También pueden conmutar canales virtuales. Estos interruptores VC y VP terminan ambos enlaces VC y VP. Ahora, es posible la conversión VCI en una tabla separada completamente. Es importante notar que todas las celdas asociadas con un valor particular de VPlNCl en una cabecera de celda son transportadas por la misma ruta. No hay ruteo dinámico en una base de celda por celda. Mientras que el ruteo dinámico puede ser buena idea para datos, puede causar que las celdas queden fuera de sitio para voz/audio/video, donde se elaboran mecanismos de sucesiones de bits que no existen en equipo de usuario final.

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La función de conmutación de VP existe pero es solo un “paso a través” mientras que los VCIs son reasignados. Este dispositivo se muestra en la siguiente figura 3.3.1.

CONMUTADOR VC

OEQPC

. . .. VCI 1 VCI z W V P l l j VCI 4

VCI 1 I

Conmutaciin de YP

Figura 3.3.1.

En conmutación, todas las decisiones de enlaces “hop-to-hop” son hechas “sobre la marcha”, y los recursos se encuentran en este punto. Así pues, ninguna otra decisión es necesaria mas que una tabla rápida de mapeo.

Así los interruptores ATM hacen decisiones basadas en la información en una tabla VPINCI. ¿Pero como puede estar en primer lugar la tabla de información VPlNCl de un interruptor ATM? Existen actualmente varias formas.

3.4. Principios de señalización de ATM

Las redes no-orientadas a conexión emplean un protocolo sofisticado de ruteo para actualizar las tablas almacenadas en sus nodos de red, tal como OSPF (Abre primero la ruta mas corta, “open shortest path first”). Estos protocolos pueden generar una gran cantidad de tráfico hacia la red, y esencialmente corren independientemente de los usuarios en la red.

En las redes de conmutación ATM, Las cosas son diferentes. La información en los canales virtuales almacenados en los nodos de la red se encuentra ahí debido al uso del usuario. Hay varias formas de cómo un usuario puede informar a la red de cuáles conexiones, cualquiera VPCs o VCCs, necesitan ser establecidas en la red ATM. Este proceso es conocido como control de llamada, donde la llamada es cualquier conexión en la red AIM.

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Para esto, la mejor manera de hacerlo es manualmente. Esto es, el usuario del servicio de red escribe todas las conexiones necesarias en papel y lo lleva al representante de la compañía proveedora del servicio de ATM. Dicho proveedor configura las tablas en la red e informa al usuario: I C cuando las celdas vayan a ser enviadas al sitio de videoconferencia en Boston, usa VPI 45 y VCI 186”. (La configuración de los encabezados de las celdas con los valores de campo apropiados de VPlNCl puede ser hecha por el usuario o por el proveedor del servicio). A este proceso se le conoce como “estableciendo las conexiones” en un tiempo de provisión de servicio y tiene la ventaja de ser un proceso de dirección- recta.

Alternativamente, puede haber un protocolo de señalización que corra entre el equipo permitido del cliente (CPE) con el usuario y el nodo de red ATM. El CPE envía un mensaje hacia el nodo de red local (al que se encuentra conectado) solicitando una conexión con Boston. Los nodos de la red establecen la ruta, y si el destino acepta la conexión, otro mensaje es enviado de regreso al original con el mensaje “Conexión OK, usa VPI = 45, VCI = 186”.

Recuerde que los VCs son asignados dinámicamente entre usuarios en las conexiones de rutas virtuales (redes virtuales). ATM utiliza el mismo concepto de señalización de fuera de banda que es usado en la tecnología “ISDN narrowband”. Pero en lugar de una canal D físico para señalización, ATM (y B-ISDN) utilizan un canal de señalización lógica. Esta señalización es realizada por las celdas ATM enviadas del usuario a la red y de regreso.

Por supuesto, la señalización que se debe hacer en ATM es mucho más compleja que en una red de voz o datos conectada de punto a punto. ATM es diseñada para cubrir los requerimientos de ancho de banda de todos los servicios de red. Por lo tanto, ATM debe soportar tipos de conexión tales como punto a multipunto (para servicios de video donde una celda enviada por la red es entregada a un número de puntos finales) y también multipunto a multipunto (para transmisiones complejas de transmisiones de voz y video).

3.5 Capacidades de señalización de una red ATM.

3.5.7. Señalización en la Interface de Usuario a Red.

La comunicación y el control de una red ATM se lleva a cabo por la señalización de los canales virtuales (SVC’s). Una señalización de transformación de canales virtuales o MSVC siempre está disponible en toda UNI. Esta es una señalización de canal con ancho de banda reducido que se localiza en una ruta virtual con VP1 = O. La MSVC se usa para establecer una señalización de canales virtuales (SVC‘s). Es por medio de la señalización de canales virtuales que el usuario señala sus manejo y sus necesidades de control sobre la red.

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Refiriéndose a la señalización de transformación de canales virtuales, el dispositivo final (CEQ Equipo de usuario), puede establecer una señalización de canal virtual (SVC), para conmutar un canal virtual o para manejar la red y poder controlar el plano de su comunicación. La señalización de transformación transporta un identificador de servicios de archivo (SPID), que ayuda a la red a determinar que servicio el usuario desea usar, y permite la señalización de un canal virtual para establecer una señalización apropiada para que esta se establezca.

Usando la señalización de canal virtual, las conexiones de canales virtuales de circuitos virtuales conmutados puede establecerse para usar un plano de comunicación a lo largo de la red ATM. El procedimiento de señalización con ayuda de una conmutación de canales virtuales, puede ser uno de los siguientes tipos:

0 Señalización de usuario a Red (P.e. establecer o realizar una conexión de canal virtual para un plano de comunicación entre dos usuarios extremos).

0 Señalización de usuario a usuario (P.e. para establecer o realizar una conexión de canal virtual dentro de un canal de ruta virtual pre-establecido entre dos Interfaces de Usuario a Red o UNl‘s).

El valor del identificador del canal virtual VCI, localizado en la conexión de canal virtual, puede ser asignado por la red, el usuario, la señalización o por un acuerdo estándar.

3.5.2. Señalización en la lnferface Red a Red.

La señalización de canales virtuales, también se usan para los requerimientos de interseñalización entre los elementos de una red. La señalización en redes RDSl (incluyendo las ATM ), se lleva acabo en los llamados “puntos de señalización” (SP’s), y pueden ser clasificados como: de modo asociado o modo semiasociado.

Los puntos de señalización, son funcionalmente construidos dentro de los conmutadores ATM, asociados con el control y la conmutación de servicio que el usuario necesite. Entonces la señalización en la interface de red a red, se lleva a cabo en estos puntos.

Un ejemplo de una señalización de modo asociado es el siguiente; en el caso de un servicio telefónico de voz habría un conmutador ATM, que ejecute la conmutación de conexiones de voz. Con el fin de ejecutar la conmutación, el conmutador necesita ser capaz de analizar el número telefónico marcado, indicándole al punto de señalización (SP), que ruta debe tomar la llamada una vez que se haya marcado este.

En el modo de señalización semiasociado, la señal de información se dirige hacia el punto de señalización por medio de una ruta, que es diferente a aquella que la

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propia llamada o conexión tomaría. En la señalización en el modo semiasociado, la señal de señalización pasa sobre una señalización de red especial, por medio de un cambio de transito, llamado, punto de transferencia de señalización (STP’s). La siguiente figura 3.5, ilustra el concepto de punto de señalización y punto de transferencia de señalización.

R d a de conexión Señalizaci6n de r d a (enmodo asociado)

- - - - - - - - - -+ Seiializaciónde r$a (enmodo semiasociado) b i) B- STP

Figura 3.5. Rutas de señalización dentro de una red ATM

Operando en el modo asociado, el nodo A, esperaría la señal directamente del punto de señalización “SP” en el nodo B, y entonces conmutar a la conexión para seguir la misma ruta. Mientras que en el modo semiasociado, el nodo A señaliza al nodo B para esperar la conexión, pero manda la información de la señalización vía el (STP) al nodo C y conmuta la conexión sobre una ruta directa al nodo B. La ventaja de la señalización del modo semiasociado, es que puede usarse para reducir dramáticamente el número total de ligues de señalización en la red, reduciendo por mucho, el costo en hardware de los punto de señalización necesarios para cada intercambio.

3.6 Canales virtuales de señalización ATM

En la interface usuario-red (UNI), la señalización es manejada por canales virtuales dedicados al uso de señalización de mensajes. Cuatro tipos diferentes han sido especificados, cada uno sirviendo a diferentes propósitos para los diferentes tipos de tráfico y conexiones. Uno de esos canales virtuales de señalización (SVCs) es indispensable; hay solamente un canal virtual permanente de metaseñalización (MSVC) para usar interface. Esto es, todos los usuarios (hay, tal vez, arriba de 256) en el nodo de conexión de red local, usan la MSVC para señalización.

En el nodo de interface de la red (NNI), el plan de señalización está siendo aun desarrollado. La mayoría probablemente adaptarán principios de la señal UNI, en redes nacionales de señalización telefónica. Aunque es más completo en el nivel

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UNI, el esquema de señalización ATM, tiene muchas formas posibles de realizarse, incluso algunos serán mecanismos finales ATM (terminales) o en los equipos locales ATM PBX de clientes o, incluso ambos.

Los cuatro tipos de SVCs empiezan con el canal virtual de metaseñalización (MSVC). Esto es bidireccional, significando que el usuario puede señalar a la red y la red puede señalar al usuario. Esto puede usar uno y sólo un SVC. La metaseñalización es un concepto muy nuevo, y muchas implementaciones recientes de redes ATM (incluyendo aquellas basadas en los estándares del Foro ATM) no incluyen el uso de metaseñalización y de MSVCs.

Hay también dos transmisiones SVCs: la general y la selectiva. Ambas son bidireccionales, significando que la red solamente señalará al usuario sobre estos SVCs. La transmisión general SVC es un medio rápido para que la red envíe una señal a todos los puntos finales en las interfaces del usuario. Por lo tanto, solamente un SVC es necesario (y de hecho requerido). Las transmisiones selectivas SVCs pueden ser muchas y son usadas por la red para señalar a todos los puntos adecuadamente, a la misma "categoría de servicio perfil" (CCITT Q.932), por ejemplo, todas las terminales de video. Así, las transmisiones generales SVCs son usadas por los nodos de la red ATM para mensajes escritos, también las transmisiones selectivas SVCs son usadas para mensajes escritos. Estas pueden ser algunas transmisiones selectivas SVCs en una UNI, dependiendo del soporte de los servicios en que está conectado el nodo de la red ATM.

Por último, los SVCs punto a punto son la forma general de señalizar puntos extremos a la red (y viceversa) para manejar los VCCs y los VPCs para transferir datos (aunque los VPCs probablemente son establecidos estáticos, manualmente, en realizaciones iniciales pequeñas). Habrá muchos SVCs punto-a-punto, que manejarán los mensajes de protocolo entre usuarios y nodos de red local ATM. Los cuatro tipos de señalización ATM UN1 son detallados en la figura 3.6.

TIPO SVC DIRECCIONALIDAD

CANAL DE METASEÑALIZACION

BlDlRECClONAL PUNTOAPUNTO

UNIDIRECCIONAL TRANSMISION SELECTIVA SVC

UNIDIRECCIONAL TRANSMISION GENERAL SVC

BlDlRECClONAL i NUMERO DE SVCs

ALGUNAS POSIBILIDADES

UNO POR SEÑALAR PUNTO

Figura 3.6. Sellalizaci6n VCs ATM UN1

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3.7 ATM: Conjuntando Voz, Audio, Datos y Video.

Una red ATM construida para transportar simultáneamente voz, audio, datos y video, debe de contar con aceptables características de ejecución, para cada uno de estos servicios. Desafortunadamente, todos estos servicios tienen diferentes requerimientos a ser considerados en un número crucial de parámetros. Algunos de estos parámetros se muestran en la tabla 3.7.1. Luego entonces, llevar a cabo este proceso no será fácil. No es solo un problema de Ancho de Banda, sino “varios problemas”.

Atri but0 Video Datos Voz Ancho de Banda Alto Variado Baio Tolerancia de

Medio Bajo Alto Tolerancia de Error Retardo

Medio Variado Bajo

Bajo* Congestionamiento Nulo Variado Nulo

Variado *

~~

*Si se usa la compresión

Tabla 3.7.1

En términos de efectos de retardo, errores de tolerancia y de congestionamiento de datos, cada servicio tiene sus propios requerimientos distintivos. Por otro lado la compresión de voz, audio y video llega a ser tan expandida por estos mismos servicios, que esto no ayuda a nuestro problema, solo lo modifica. La red ATM tiene un número definido de parámetros de ejecución que harán la ejecución de una capa de ATM aceptable para todos estos diferentes servicios.

3.8 Demora de transferencia de celdas ATM y demora de variaciones

No hace mucho una exageración dijo que el principal propósito de ATM es dar una aceptable demora en el tráfico para patrones de voz, video y datos sobre la misma red física. Aquí se hace la pregunta, ¿qué significa aceptable?

Una celda es enviada desde una fuente A (evento de entrada de la celda, en lenguaje ATM) y llega a un destino B(evento de salida de la celda). Por supuesto, estas son conexiones y nodos de red. Las conexiones tienen una característica de demora de propagación (llamada la velocidad nominal de propagación, o NVP), y los nodos de la red tienen una amplia variación de procesos de demora (debido al cambio del tiempo de procesamiento). Si los efectos de todos ellos son combinados, el tiempo desde el primer bit enviado de la fuente A hasta el último bit de llegada al destino B, está la demora de transferencia de la celda. Si esto

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excede el tiempo T después del cual una celda es supuesta a ser entregada, la celda que llega es descargada por el receptor, vaya en error o no. Esto es ilustrado en la figura 3.8. ¿Cuál es el máximo valor de T? Por supuesto que no es conocido, y uno no sabrá hasta qué largo la red ATM es construida y qué tan común llega a ser. Aproximadamente la red ATM, fijará el valor máximo permisible de TI así esto es extremadamente improbable que cualquier celda será descargada en el destino debido al exceso de tiempo T. Sin embargo, el más importante parámetro puede ser la demora en la variación de celda.

La demora en la variación de celda (CDV) en una red ATM se refiere al hecho de que algunas celdas serán cambiadas muy rápidamente a través de la red ATM, pero otras celdas pueden tomar mucho más tiempo, debido a tales efectos como congestión de nodo. Esto tendrá un evidente efecto en aplicaciones en razón constante de bit.

Por ejemplo, digitalizar voz, comúnmente tienen una razón constante de bit de 64 Kbps. Esos bits están siempre fluyendo en esta razón en un canal de voz en una red T-l . Tan largo como esto, es un canal dedicado punto a punto, sin existir variación de demora (esto no es estrictamente la verdad, pero procesar retardos está limitado por ITU a menos de 450 ps por cambio de circuito, no significando mucho tiempo para esta discusión).

FUENTE A DESTINO B

ENVIA CELDA (primer bit de salida)

(último bit de entrada)

Figura 3.8. Demora de transferencia de celda ATM

Es decir que CDV es posible, cuando la voz digitalizada es enviada sobre una red ATM, eso es, una celda conteniendo la voz digitalizada es demorada un monto variable de tiempo cuando se envía a través de la red ATM. Sin embargo, el equipo en red, recibe una voz digitalizada, procesando una muestra de esa voz recibida, basándose en un patrón constante de llegada de la muestra. La voz es distorsionada si las celdas llegan en intervalos largos, llamados dispersión o intervalos cortos, llamados aglutinación. Ante esto, una consistente demora a través de la red ATM es absolutamente crucial para proveer servicios aceptables de voz.

El mecanismo que da esta consistente demora sobre una amplia variable de demora en la red, es conocida como red condicional AT#. Esto tiene un potencial a ser criticado para aprobarse entre usuarios de datos de la red ATM.

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3.9 Parámetros de ejecución de Redes ATM.

Los tipos básicos de parámetros de ejecución (PE) de una red ATM, son definidos por las recomendaciones 1.350 del ITU-T. Estas recomendaciones definen un grupo de tres diferentes tipos de parámetros de ejecución, y recomendaciones que estas, deberían usarse como medidas de tres diferentes aspectos funcionales de conexiones ATM (acceso, transferencia de información de usuario y liberación).

La tabla 3.9.1 muestra nueve tipos diferentes de parámetros de ejecución de una red, y estos se conocen como “parámetros genéricos primarios de ejecución”.

Criterios de Ejecución Función DeDendencia Precisión Velocidad

Acceso

transferencia de transferencia de información de Precisión en la Velocidad de Transferencia de

Precisión del acceso Velocidad de Acceso

usuario Precisión de la Velocidad de Liberación información información

liberación liberación

J

Dependencia del acceso Dependencia de la transferencia de información. Dependencia de la liberación

Tabla 3.9.1

Algunos ejemplos específicos de parámetros primarios dentro de cada clase de parámetro de ejecución genérico, se dan en la tabla 3.9.2. ~ ~~~

Criterios d Función

Conexión de puesta de Acceso Velocidad

transferencia información de usuario Rango exitoso de Transferencia de retardo

Propagación de retardo - Liberación

Retardo de transferencia de Célula Variación de retardo de célula Capacidad de transferencia de cClula Retardo en la limpieza de la conexion

Ejecuci6n 1

Precisión Probabilidad de puesta incorrecta Rango de Bit de Error

Rango de fallo de inserción de célula Radio de error de cClula

( B W

Radio de bloque erróneo de célula Segundos de error

Radio de liberación prematura Radio de liberación incorrecta

Dependencia Probabilidad de puesta negada

Probabilidad de pérdida de información Radio de pCrdida de cClula

Radio de liberacih de falla

Tabla 3.9.2

Un subconjunto de estos parámetros deberían medirse regularmente por los operadores de una red ATM (como medidas de ejecución de red). Los parámetros escogidos deberían satisfacer las necesidades más relevantes de los usuarios para asegurar una completa satisfacción en la calidad de servicio.

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Cuando no hay relación directa entre la calidad de servicio y los parámetros de ejecución de una red ATM, la experiencia ayudará a determinar los valores aceptables para los PE.

En adición a los parámetros de ejecución primarios, la ITU.T, también recomienda a los parámetros de ejecución derivados. Los más importantes parámetros de ejecución derivados son: la viabilidad y la aceptabilidad.

0 La viabilidad; es la medida de suspensión temporal de ejecución acumulada de la red como un todo, durante un período dado de tiempo (P.e. uno o dos meses). La viabilidad se mide como un porcentaje de un período total en el cual el servicio no fue suspendido temporalmente. Entonces, la medida de viabilidad es alta, y por otro lado, la suspensión temporal de operación es baja.

0 La aceptabilidad; nos daría una medida cualitativa de la opinión de los usuarios acerca del nivel de servicio. Esto nos da una clase potencial de factores más generales para medir la satisfacción de un cliente respecto de la red ATM.

3.10. Control de tráfico en ATM

De acuerdo a la distribución, los requerimientos de desempeño expuestos arriba, el ITU ha definido un conjunto de capacidades de control de tráfico para red ATM. El control de tráfico se refiere a las necesidades para necesidades de redes ATM de controlar el tráfico (celdas) de entrada a la red y asegurarse que la red es totalmente capaz de repartir la conexión prometida y ejecutar parámetros de los usuarios. Si es necesario, la red ATM puede tener la capacidad de escalar de regreso la estimación en la cual las celdas entran en la red ATM e incluso descartar celdas que entraron en la red. La tarea total de control de tráfico en cualquier red es una función crucial de administración de la red.

Este mecanismo de control de tráfico en cualquier red es mucho más difícil de realizar en redes ATM de lo que parece. El control de tráfico es bien entendido en redes de datos, donde se elabora un control de flujo y mecanismos de control de congestión que han sido desarrollados en protocolos utilizados durante años. Una red ATM, sin embargo, es más que una red de datos. De cualquier manera, es utilizada para controlar el tráfico, no sólo para trabajar en conexión de datos, también para conexiones de voz y video. Una aplicación, de un tipo de bit constante, tal como video descomprimido, no puede ser informado por la red ATM de no enviarse a cualquier celda por un momento, este es un problema que está siendo estudiado por muchas organizaciones de estándares.

La ITU en su recomendación 1.311, ha definido un conjunto de funciones que todas las redes ATM deben llevar a cabo, para realizar el control de tráfico.

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Las funciones actuales son:

Control de admisión de conexión. Las redes ATM deben contar a un lado con un monto propio de recursos (P.e. proveer ancho de banda o un límite en la demora de transmisión) para dar servicio a una conexión. Esto es hecho en el tiempo de conexión. Si una conexión es establecida en proveer tiempo de servicio en una base semi-permanente o por medio de una señal de protocolo sobre una base dinámica. Si la conexión no puede ofrecer esos recursos, la red ATM no la aceptará.

0 Uso de pardmetro de control. La red ATM debe vigilar la interface del usuario (UNI) para asegurarse de que los volúmenes de tráfico de celdas no afecten el funcionamiento de la red. Por ejemplo, si una conexión es reconocida, basada en la red ATM en una máxima inserción de celdas, o ancho de banda, la red ATM así misma debe controlar y asegurarse que la conexión no ha sido excedida.

0 Prioridad de control. Las redes ATM deben adecuar el servicio de memoria en los nodos de la red bajo todas las clases de condiciones. Bajo condiciones de congestión, donde hay justamente muchas celdas en la red, una prioridad del mecanismo puede ser usado para remediar las situaciones de congestión. Esto es, algunas celdas pueden ser descartadas bajo condiciones de congestión. Algunos métodos deben existir para los nodos de la red ATM en identificar rápidamente, celdas que son candidatas para ser descartadas y, aquellas que no son descartables, a menos que haya condiciones extremas. Es siempre más deseable, descartar algo de tráfico, que tener el riesgo de que se caiga la red y perder todo el tráfico por un período de tiempo hasta que la red pueda ser reestablecida nuevamente.

0 Control de Congestión. Las redes ATM, deben prevenir condiciones de congestión en todas las partes de la red. La congestión es un concepto ampliamente malentendido en el círculo de las redes. Mientras que lo relativo a control de flujo, es justamente, control de flujo. El control de flujo se refiere a la idea de que un remitente nunca debe ser capaz de enviar más rápido de lo que puede recibir el receptor. La congestión, por otra parte, es una propiedad global de la red misma, y no una propiedad de cualquier usuario individual. Ningún remitente puede rebasar a cualquier receptor; pero la red puede permanecer desesperadamente congestionada porque hay mucho tráfico en ella.

3.1 1. Admisión de conexión ATM

La admisión de conexión, es llevada a cabo en el tiempo de llamada al sistema, cuando un VCC(“virtua1 channel connection”) o VPC (“virtual path connection”) es

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establecido. La red ATM sólo aceptará una llamada si la red tiene recursos repartidos en calidad solicitada por usuarios del servicio (QOS), terminal a terminal a través de la red ATM. Esto es importante. El nodo de red local en la terminal del remitente puede tener los recursos, pero a través de todos los posibles caminos internos o de la columna vertebral del sistema, los nodos de la red ATM no pueden proveer las solicitudes QOS, así la conexión no puede ser aceptada del todo.

El más crítico aspecto de QOS es determinar la fuente de las características del tráfico: ¿Qué es exactamente lo que se requiere de la red? Esta fuente de tráfico puede ser caracterizada por cuatro parámetros. El primero es la razón promedio de bit en el cual opera la fuente, que es, una media aritmética sobre el tiempo (intervalo no especificado). El segundo, es la razón bit pico, en el cual la fuente es capaz de transmitir o enviar (se nota que son usualmente dos diferentes razones).

Esas dos se combinan formando un concepto importante en redes ATM: "burstiness" o razón interrupción. El término "burstiness", es utilizado para la razón pico de bit promedio. Esto puede variar de 1 a 100 para voz y video comprimido, de 100 a 1000 para video comprimido a datos LAN, y es vital conocerla antes de la hora. No hay una definición estándar de "burstiness", porque, no hay una definición estándar para definir el período de tiempo, sobre el cual la razón promedio de bit es calculada. Claramente, el tráfico en una conexión promedio sobre un minuto puede ser ampliamente diferente del promedio del tráfico de la red durante todo el día.

El tercer parámetro, es la razón física de bit de la conexión, desde el usuario al nodo de la red local de ATM. El promedio, pico y razón física de bit, un usuario los declara como parámetros QOS de la red, y pueden ser todos distintos, pueden ser todos al mismo tiempo o, pueden ser incluso todos cero. En el caso que son cero, el Foro ATM ha definido una conexión de este tipo como: servicio-de-razón- disponible-de-bit (ABR). Esto quiere decir, que la conexión es asignada a cualquier razón de bit de la red ATM y, el procedimiento de admisión de conexión ha determinado, ser disponible en un tiempo particular.

Los parámetros anteriores son de duración pico. La duración pico es la medida de qué tanto la fuente es capaz de mantener la razón pico de bit. Nuevamente esto es absolutamente necesario saber antes de que una conexión sea aceptada. Conociendo la duración pico junto con otros parámetros disponibles, el nodo de red ATM determina el máximo número de celdas que pueden entrar a la red desde una conexión dada en cualquier intervalo de tiempo. Un valor estándar para la duración pico ha sido propuesto en pasados foros de implementación ATM. Esto es comúnmente definido en propuestas como W S, % S, 1 S, 1 Xi S ó 1% s. Estos valores son tomados comúnmente de los valores de la red "frame-relay". Dados esos cuatro valores y la clase de servicio del usuario, la red ATM tiene toda la información que necesita para decidir si una conexión es garantizada o no en la red. Las propuestas del foro de ATM, permiten que esos valores sean negociados entre el usuario y el nodo de red local en el tiempo de conexión al sistema. En otras palabras, una conexión que ha sido rechazada con una razón pico de bit,

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requiere de 10 Mbps para poder intentar una conexión con una razón pico de bit de 5 Mbps. Todos los parámetros arriba descritos, son candidatos para negociación.

3.12. Control de prioridad ATM

Como las celdas son conmutadas a través de la red ATM, las colas se desarrollan como una consecuencia natural de pérdidas de propagación (muchas celdas se envían en una conexión de salida) y hay pérdidas procesadas en los nodos de la red, esto es por la alta carga de usuarios. Las celdas en las colas deben ser memorizadas hasta que puedan ser tratadas. Algunas celdas pueden ser descargadas en orden al resto del servicio con sus correctos parámetros QOS. Esto permite que las celdas que encabezan tengan un bit llamado bit de celda de prioridad perdida(CLP). Este simple bit permite solamente dos estados: La celda es elegida para descargarla o no.

¿Cómo debe la red ATM mantener memoria para hacer éste proceso de encontrar y descargar celdas elegidas más eficientemente? Varios mecanismos han sido propuestos, pero ninguno es estandarizado. En un buffer común con un mecanismo de salida, todas las celdas van en un registro simple. Si el buffer está lleno, y una celda que no puede ser descargada llega, entonces una celda que puede ser descargada, es encontrada en el "buffer" y es descargada ("pushed out"). Este es un proceso complejo que puede tomar algún tiempo.

En otro esquema llamado separación de registro, dos registros por separado, son usados por cada una de las CLP posibilidades. Entonces las celdas con el bit CLP igual a 1, pueden fácilmente ser encontradas y descartadas. Sin embargo, las celdas serán garantizadas a ser repartidas en serie, solamente si todas ellas tienen la misma prioridad en una ruta de conexión. Esto no siempre es posible asegurar en una conexión de red ATM.

La más prominente estrategia es conocida como "partial buffer sharing"; celdas de prioridad baja serán solamente aceptadas si el buffer es menor que X porcentaje del total. Esto es fácil y eficiente llevar a cabo. La decisión para descartar una celda puede ser hecha antes si está memorizada. La pregunta que necesita ser respondida es ¿Cuál es el valor de X? Este puede ser dando un valor inicial y ser cambiado sobre el tiempo.

3.13. Control de Congestión ATM

El control de congestión ha sido el enfoque del control de tráfico de las redes tradicionales del pasado. Se encuentra en un lugar especial en las redes ATM debido a la mezcla de tráfico (voz/video/datos) y el concepto de celdas. Algunos

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mecanismos deben existir en las redes ATM para tratar de prevenir de que ocurra la congestión, y para solucionarla cuando ya haya ocurrido. Ningún otro mecanismo detallado ha sido estandarizado en el control de uso y control de conexión de ATM. De hecho, el control de congestión de ATM puede ser que nunca sea estandarizado.

Esto puede ser una sorpresa para algunos, pero el propósito es dar a los diseñadores de redes una máxima flexibilidad y espacio para ser más creativos en desarrollar mecanismos de control de congestión mas y más eficientes. Desafortunadamente, la mayoría de los diseñadores casi siempre toman la salida por el camino fácil: El control de congestión se basa en una utilización restringida, por ejemplo, permitir el uso de solo el 70 % del ancho de banda disponible.

Mientras que esto hace el control de congestión más fácil, se hace más complejo a una cierta distancia. El control de congestión de ATM pertenece a un área donde se realiza mucho trabajo.

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4 MODELO DE REFERENCIA DE UNA RED ATM

4.1. Modelo de referencia del foro ATM

El modelo de referencia del Foro ATM, se muestra en la figura 4.1, se extiende desde ITU-T teniendo cuidado de distinguir una red ATM publica de una privada. Entonces el modelo pone especial atención para la conexión de una red privada ATM con una red pública ATM.

Dispositivo ATM

UN1 privada UN1 pública B-IC1

Figura 4.1. Modelo de referencia de la red del Foro ATM

Es interesante notar que en la figura 4.1 el foro ATM "intercala" las interfaces UN1 y NNI entre subredes y no entre nodos individuales. Esto se refleja en la filosofía particular del equipo de una red de datos, que tradicionalmente usan interfaces apropiadas entre nodos dentro de una subred para habilitarlas para diferenciar sus productos por aquellos de los demás competidores, ofreciendo un mejoramiento en las ideas de administración y servicio de las redes ATM.

Este modelo distingue entre una UNI-interface de usuario-red-pública (que también se le denomina una Interface Pública de Red) y una UN1 privada (también llamada Interface Local Privada). Aún más el Foro ATM define dos sub-tipos específicos de las NNI (Interface de Nodo Red), llamándolos con los nombres de: PNNl (Interface Privada de Nodo de Red o Interface privada de Red a RED), y la 6-IC1 (Interface de difusión de Inter-Portadora). En un nivel básico, ambas usan la NNI. Estas difieren en los tipos del manejo y la administración en que se utilizan.

El foro ATM UN1 es el que mejor se ha especificado para las interfaces disponibles. Dos versiones están disponibles actualmente para los conmutadores ATM. Estas son las versiones 3.O(UNI v3.0) y 3.1(UNI v3.1). En su tiempo fueron alineadas con los estándares ITU-T. La versión 3.1 incorporaba las recomendaciones del ITU-T

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Q.2931 para poner una llamada en un conmutador de circuito virtual (SVC). La versión 3.0 estaba basada en una norma reciente del Q.2931 y es compatible con la versión v3.1.

PNNl incluye un número de funciones por descubrir la topología de una red y para obtener un ruteo óptimo a través de esta. Esto es apropiado, por ejemplo, para una universidad o para una red ATM privada en la cual departamentos individuales pueden ser responsables para sumar más conmutadores y dispositivos de usuarios terminales a la red sobre su propia iniciativa. La topología de la PNNl funciona para permitir otros nodos conmutadores dentro de la red para guardar datos del lado a lado de la topología y dispositivos conectados.

La B-ICI, en contraste con la PNNI, define una interface más segura. La interface B- ICI adiciona funciones especificas para el estándar NNI para permitir un tráfico concentrado, y para el monitoreo y administración de una interconexión entre diferentes operadores de la Red. La interface B-IC1 también, soporta las capacidades para transitar en las redes, y permite el soporte de servicios de conmutación de celdas (CRS), servicios de "frame relay" (FRS) y servicios de conmutación de multimegabits de datos (SMDS). LA interface B-IC1 es entonces un importante precursor para regular la interconexión de redes públicas ATM.

El Foro ATM ha definido tres interfaces, para el uso de la PNNI, B-IC1 y para la administración de la red. Estos son respectivamente:

0 llSP (Protocolo interino de interconmutación de señales, protocolo de señalización basado en el foro ATM v3.1)

0 BlSSl (Interface de Difusión de interconmutación de Sistemas, protocolo de señalización para redes ATM públicas).

0 ILMl (Interface Interina de Administración Local, un protocolo para la administración de los dispositivos de una red ATM basados en el Protocolo Simple de la Administración de red del Internet).

LA ITU-T no ha reconocido estos estándares interinos.

4.2 Posición de ATM en el modelo de referencia OS1

Los modelos de referencia de sistemas abiertos interconectados (OS-RM) fueron establecidos por la Organización Internacional de Estándares (EO) en 1979. Originalmente se concibió como un modelo de siete capas para comunicaciones sobre una red de área grande (WAN), esto fue rápidamente modificado para funcionar sobre una red de área local (LAN) también. El problema fue que las especificaciones de la capa original de conexión de datos (capa 2), trabajaba solamente entre sistemas adyacentes, esto es, sistemas conectados directamente unos a otros sobre un salto simple ("singlehop"), conexión punto a punto.

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Actualmente una conexión multipuntos también es soportada, pero solamente desde un primario simple a un número limitado de secundarios en la conexión. En este contexto limitado, la capa de conexión de datos OSI-RM necesita muy pocos direccionamientos para las tramas, o protocolos de unidades de datos (PDUs) en la capa 2.

La invención de la LAN significa que no hubo más que un pequeño número de sistemas adyacentes. Así, todos los sistemas LAN fueron adyacentes a todos los otros sistemas debido a la partición media natural inherente en las LANs. Esto significa que con una LAN como Ethernet, con más de 1024 sistemas adyacentes, la disponibilidad de las direcciones de la capa 2 en la WAN OSI-RM original, fueron largamente agotados antes de que cualquier cosa como 1024 sistemas pudieran ser unidos. El modelo tuvo que ser modificado para darle una solución. Esta modificación consistió en dividir la capa de conexión de datos (capa2) en una porción alta y una porción baja: La capa 2b viene a ser la subcapa de control de la conexión lógica (LLC), y la capa 2a viene a ser la subcapa de control de acceso medio (MAC). Esta división de capas, es muy común y puede ser extremadamente útil en la realización de esos protocolos en hardware y software. En la capa 2b, el control de conexión lógica, retiene las funciones de la capa de conexión de datos de la WAN original, la cual, ahora viene a ser la conexión "lógica". De hecho no hubo necesidad de conexiones tan largas adyacentes físicas para las LANs. Bajo las capas 2b, 2a (la subcapa MAC) se generaron las propias estructuras de trama y protocolos para las diferentes tecnologías LAN, siendo desarrollados en los 80s. Por ejemplo, el MAC 802.3, generó tramas de tipo Ethernet, y la MAC 802.5 generó tramas de Token Ring (y la señal mejoró). La figura 4.2, muestra la relación de esas arquitecturas de capas.

Una delgada "corteza superior" de la subcapa LLC es conocida como la subred de la subcapa de protocolo de acceso (SNAP), la cual es también usada en algunos protocolos LAN (ejemplo: Token Ring)

I Aplicación I

1 4 1 Presentación

1 7 1 Transporte

F I Conexión de

I Física I

Aplicación

Presentación

Sesión

Transporte

.... "._ , ." ... MAC

Física

VERSI~N WAN VERSIÓN LAN

Figura 4.2. Modelo de referencia OS1 (OSI-RM)

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4.3. Redes Basadas en Ruteo

Dentro de este esquema, todas las redes son conectadas por ruteadores mas que por otros dispositivos de conectividad como son los puentes ("bridges") o "gateways" (puertas de enlace).

Los bridges y gateways son usados para conectividad en muchas situaciones, pero los ruteadores ("routers") tienen una única posición en el modelo de Referencia OS1 (OSI-RM). Un ruteador trabaja en la capa 3 del OSI-RM y utilizan la capa 3c para desempeñar el ruteo (llamada función de "Internetworking").

Estos dispositivos manejan unidades de datos de protocolo (PDUs)de la capa 3 conocidos como paquetes si el servicio de red es orientado a conexión y datagrama si es no-orientado a conexión. Estos servicios se distinguen por la necesidad en las redes orientadas a conexión de un protocolo de señalización para establecer las conexiones en la red antes de que los datos puedan viajar del transmisor al receptor. La señalización no es necesaria para el servicio de datagrama. Actualmente es común referirnos a los dispositivos de la capa 3 que manejan paquetes como interruptores y a los que trabajan en la capa 3 pero que manejan datagramas como ruteadores ("routers").

La arquitectura de una red basada en ruteo se muestra en la siguiente figura 4.3. Muestra dos redes conectadas con una red de ruteadores

RUTEADOR

RED 1 RED DE RED 2 RUTEADORES

Red basada en ruteador

Figura 4.3

Normalmente, los ruteadores en la red 1 y la red 2 deben tener una tarjeta de interfaz de red (NIC) para la conexión en LAN y una tabla WAN para la conexión de

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red entre ruteadores. No es necesario que las redes LAN sean las mismas; pueden ser una Ethernet y una Token Ring. Debido a que el formato y estructura del datagrama son los mismos en ambos sistemas, la red de ruteadores trabajará sin problemas. Por supuesto, las redes de ruteadores mundiales reales pueden tener muchas conexiones LAN y más de una conexión WAN, pero esto es solo un modelo de las funciones del ruteador.

En la figura 4.3, se observan varios aspectos. Primero, la capa de transporte (capa 4) forma la capa de fin a fin (usuario a usuario) en el modelo. Esto significa que la capa 4 no se encuentra en la red de los ruteadores. Solo está presente en los sistemas de origen y destino. Segunda, los ruteadores no son utilizados por usuarios; solo comparan las direcciones de red de los datagramas con una tabla de direcciones y direccionan el tráfico, ruteador por ruteador a través de la red. Ultimamente, la estructura y los protocolos usados en redes conectados por ruteadores se han abierto completamente: casi todo puede ser utilizado. Esto es, no hay nada que limite a un vendedor o usuario de usar cualquier protocolo para WAN, al proveer que todos los ruteadores entiendan el protocolo utilizado en la red.

Esta es una forma muy amplia de ver una red ATM. Las redes ruteadas no son orientadas a conexión, y ATM si lo es. Esto solo es como se ve una red no-orientada a conexión dentro del Modelo de Referencia OSI.

4.4. LA CONMUTACIóN DE PAQUETES X.25 VS ATM

La conmutación de paquetes X.25, fue el primer sistema universal para conectar todo tipo de dispositivos de comunicación de datos, sobre una red común de conmutación de datos. Fue desarrollada en 1970, cuando relativamente la rapidez de la comunicación de datos era muy lenta y la calidad de las líneas digitales de una área grande eran muy pobres. Como resultado (y para su crédito) las redes de paquetes X.25 eran altamente robustas para la pobre calidad de la línea. En pocas palabras, las redes X.25 están disponibles para sobrevivir y aún, recobrar extensivos errores de bit sobre líneas digitales. El problema en el costo de está robustez, es la muy limitada velocidad de línea, y la relativa ineficacia de la utilización de la línea en el caso de la alta calidad de las líneas.

Los problemas que florecieron cuando empezaron a operar el protocolo X.25 a altas velocidades se debieron a la técnica de "ventana" utilizada por el X.25 para ayudar a evitar errores. Para ilustrar el problema consideremos intentar usar una línea de 2Mbps para transportar datos a una distancia de 1000 Km.

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Los pulsos viajan alrededor de I O 8 mls

longitud de bit =- = = 50 metros ! velocidad mls 108

rango de bit 2 w I 0 6

Transmisor Receptor Red (2048 kbps

Numero de bits en transisión sobre la línea = Ion. de la línea I Ion. de bit = 1000 kmlS0m = 20 O00 bits = 2500 bytes !

Figura 4.4

Como la figura 4.4 ilustra, sobre una línea de transmisión de datos de alta velocidad, siempre hay, un gran número de bits en transición sobre la línea en cualquier punto (debido a su longitud), en nuestro ejemplo alrededor de 20 O00 bits. Esto debería indagar alguna percepción, que usted podría suponer que la electricidad viaja tan rápido que nosotros podríamos considerar enviar y transmitir para estar en sincronía con alguien más. Estos bits en transición sobre la línea deben ser considerados cuando se diseñan redes de alta velocidad para datos, si es que se desea que la red operé eficientemente.

X.25 está sobre una muy alta prioridad del buen arribo de los bits, en el orden correcto y sin errores de estos. Uno de los métodos usados para afianzar el arribo seguro de los bits es el uso de una ventana reconocida. Solo algunos paquetes (típicamente 7 bits) pueden ser transmitidos por el dispositivo transmisor antes de que un reconocimiento sea recibido confirmando un arribo seguro. Como el tamaño máximo típico del paquete se define como 256 bytes, esto significa que solo alrededor de 1800 bits (7 x 256) pueden ser transmitidos por el transmisor, antes de que un reconocimiento sea regresado por el receptor para confirmar un arribo seguro. Aún más, considerando las ineficacias causadas por las cabeceras de los paquetes, la ventana X.25 forzará la ineficiencia de la línea, de la figura 4.4 para un máximo de 1800/2500 (# máximo de bits /bits permitidos para la transmisión), o alrededor del 70 por ciento.

Una reacción inmediata para el problema causado por el tamaño restringido de la ventana del X.25 (típicamente 7 paquetes) es incrementar el tamaño máximo de la ventana. Desafortunadamente, esto generó nuevos problemas. Primero, los

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dispositivos terminales necesitan proveer grandes “buffer” de almacenamiento para retener la copia de la información que se está enviando. Segundo, debido a que el tamaño de la ventana es grande, está propensa a más errores dentro de la ventana. La probabilidad para las necesidades de una retransmisión de información con el fin de eliminar los errores, es grande. También, debido al incremento del tamaño de la ventana, el tiempo requerido para la retransmisión es muy largo. La conclusión es que, el incrementar el tamaño de la ventana no necesariamente incrementa la velocidad de salida, debido a que la capacidad puede llegar a amarrarse con la retransmisión de datos.

La transmisión digital actualmente es en grandes ordenes de magnitud mejor en calidad, que en los años ~ O ’ S , así que la detección de errores y las técnicas de corrección usadas por el X.25 han llegado a ser redundantes. Los protocolos modernos de comunicación de datos (P.e. frame relay, ATM) tienden a no usar detección de errores y técnicas de corrección y entonces, son generalmente más eficientes, en términos de altos rangos de velocidad que el X.25.

X.25 se afianza importantemente, debido a su potencial para interconectar computadoras y otros dispositivos de diferentes fabricantes y tipos, y debido a su fuerte presencia en el mercado. Esto, sin embargo, no es tan favorecido para las necesidades de aplicaciones o dispositivos, de gran velocidad sobre los 64kbps. A los 64kbps, el método preferido en la actualidad es FRAME RELAY. Para usos arriba de los 2Mbps, las ATM (UNI) deberían considerarse (ofreciendo, claro está, que el dispositivo final los soporte, o alguna forma de dispositivo convertidor ATM sea usado).

4.5. Ruteo vs conmutación

Las diferencias entre redes basadas en ruteo y redes basadas en conmutación, son más en términos de operación que en arquitectura. Ambos nodos de red operan en las últimas tres capas del OSI-RM; ambos involucran tomar un PDU de la capa 3 desde un puerto de entrada, viéndolo completo en una tabla, y avanza a través de la red hacia el próximo nodo y así sucesivamente. Las diferencias no son en arquitectura, pero de hecho, los ruteadores son orientados a no conexión y los conmutadores son orientados a conexión. Esta es la diferencia crucial en el entendido de cómo diferirán una interconexión LAN con conmutadores ATM de una interconexión LAN con ruteadores.

Los ruteadores enrutan datagramas (PDUs de la capa 3 no orientada a conexión), y los conmutadores conmutan paquetes (PDUs de la capa3 orientada a conexión). Todos los PDUs de la capa 3 tienen estructuras similares. Esto es, hay un PDU de capa 4 dentro con algún “header“ de capa 3 adjunto. Ellos difieren solamente en especificaciones de campo y longitud. Un paquete es un datagrama orientado a conexión, y un datagrama es un paquete no orientado a conexión. Y por extensión, un conmutador es un ruteador orientado a conexión, y un ruteador es un

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conmutador orientado a no conexión. Hoy en día, más nodos son conmutadores o enrutadores, posteriormente, muchos productos combinan las características de ambos, simulando puentes y ruteadores antes de hacerlos. Sin embargo, los nodos de la red ATM son conmutadores.

Ruteadores y conmutadores tienen una diferencia significativa en operación. Los conmutadores establecen caminos a través de la red en tiempo de conexión. Este tiempo de conexión puede ser hecho por contrato en el tiempo de proveer el servicio o sobre el procesamiento del primer datagrama para servicios no orientados a conexión. Ruteadores y conmutadores pueden repartir servicios orientados a no conexión u orientados a conexión, pero esto es más eficiente así en el modo "nativo" de la red. Esto es, conmutación orientada a conexión siempre será capaz de ofrecer servicios orientados a conexión, en un sencillo, más eficiente y una manera más económica. Este camino además, puede ser establecido usando un protocolo especial, diseñado justamente para ése propósito: el protocolo de señalización.

Cuando una conexión es establecida, todo el tráfico sigue el mismo camino a través de la red. Hay solamente una simple tabla estimada a las necesidades para conmutar el tráfico al puerto correcto de salida. Las entradas en la tabla son establecidas y mantenidas por el protocolo de señalización. Porque todo el tráfico sigue el mismo camino, no puede dar una serie de salida. Esto tiene un efecto importante. Esto significa que si un destino recibe el paquete 1 y, el paquete 3 viene de la fuente en el otro extremo de la conexión, entonces el receptor sabe que el paquete 2 no está presente e inmediatamente puede hacer pasos para corregir la situación.

Sin embargo, un camino perdido, significa que toda la conexión que usaba esa ruta se ha perdido. E incluso si los conmutadores pueden de algún modo mover la conexión a un nuevo camino, el protocolo de señalización debe ser bastante rápido para actualizar todas las tablas sin perder muchos datos. El inconveniente es balanceado por el hecho de que los conmutadores son mucho más rápidos internamente que los ruteadores, debido principalmente a las simples reglas internas de procesamiento.

Un ruteador puede trabajar en manera totalmente no orientada a conexión. Esto requiere que el algoritmo de una rutina total, esto es, un conjunto de reglas para seguir en cada nodo de la red. Esas reglas serán seguidas para determinar en cuál de algunas salidas, se tendrá un datagrama. Incluso, si 99 datagramas usan la misma ruta para envíos, 100 datagramas no pueden. Las tablas del ruteador son más complejas que las tablas de los conmutadores porque ellos toman esas posibilidades en cuenta.

A diferencia de los conmutadores, esas tablas de ruteadores son mantenidas para un protocolo de ruteo total que corre entre ruteadores adyacentes en la red (además de usuarios en muchos casos). Los protocolos de señalización tienden a ser muy rudimentarios comparados con los protocolos de ruteo, sin embargo los ruteadores ganan en la capacidad de enrutar tráfico alrededor de conexiones fallidas.

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Esto tiene un precio, sin embargo, los ruteadores reparten datagramas fuera de serie todo el tiempo, después de tomar la ruta actual, un datagrama varía de minuto a minuto en una red basada en ruteo. Desafortunadamente, esto significa que un receptor que ha recibido el datagrama 1 y el datagrama 3, no puede suponer nada del datagrama 2. De esta manera, puede estar en camino por una ruta larga o puede, nunca llegar. Las demoras son sumadas en los destinos para tratar con esa situación, por supuesto, tan rápido como el destino notifica al transmisor para que reenvíe el datagrama 2, ó aparecerá el datagrama 2 perdido.

Todas estas características combinadas hacen significativamente más lenta la red basada en ruteadores, que la red basada en conmutadores, en términos de ambas demoras, incluyendo la demora de la red "end-to-end". Actualmente, muchos dispositivos de redes combinan aspectos de conmutación y de ruteo para buscar una ventaja adicional de ambos.

4.6. Red Frame Relay

¿Qué pasa si los nodos de red no tienen que extraer paquetes de la capa 3 de tramas de la capa 2 para procesarlos (conmutadenrutar)? Entonces el nodo de red puede no estar conmutando paquetes en la red pero si relevando tramas. Esta es la filosofía que existe detrás de las redes "frame-relay".

Las redes "frame-relay" toman las funciones del X.25, que incluyen un completo control de error y de flujo punto a punto entre interruptores, a través de la red. El control de error y de flujo se mueven por los nodos de la red, lo que hace posible la transmisión rápida que es una característica de las redes "frame relay", utilizando LAP-F (para "frame relay") y una interfaz serial de alta velocidad (HSSI) en las capas 2 y l .

Así pues, "frame relay" es una versión de los 90s de X.25. En lugar de los nueve pasos de procesamiento normales que un interruptor de X.25 debe tomar para mover un paquete dentro de un interruptor o nodo de red, los nodos de "frame relay" solo toman 2 pasos de procesamiento. Esto hace que el retardo de procesamiento en el nodo sea mucho menor que en una red X.25, haciendo que el "frame relay" se encuentre dentro de las redes de alta velocidad que se necesitan actualmente. Un Registro de protocolos de "frame relay" se muestra en la siguiente figura 4.6.

Nótense las similitudes que las redes "frame relay" tienen con las redes de ruteadores y X.25. En "frame relay" hay una conexión lógica, un identificador incluido en la trama, pero es una conexión no existente. Este es el identificador de la conexión de enlace de datos (DLCI) en "frame relay", un campo compuesto por dos campos separados de la estructura de trama original del control de enlace de datos (HDLC) de la capa más alta que forma lo básico del "frame relay".

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APLICAC16N

PRESENTACION

SESION

TRANSPORTE

IPX, ETC

LAP-F

HSSl

INTERRUPTOR FRAME RELAY

F l “CONMUTAC16N”

I APLICAC16N 1 PRESENTACION

INTERRUPTOR FRAME RELAY

I IPX, ETC. I -1 7 1 “CONMUTAC16N”

J I 1 I I - I I I I

I UN1 NNI

Red Frame-Relay

UN1

Figura 4.6

4.7. “FRAME RELAY VS ATM”

El protocolo de “Frame Relay” fue desarrollado como resultado de las dificultades de ejecución del X.25. En efecto Frame Relay es un simple X.25 en el cual las mayores responsabilidades de detección y corrección de errores han sido removidas de los dispositivos intermedios de las redes. En vez de que haya comunicación entre dispositivos terminales se les obliga a tomar grandes responsabilidades para checar la naturaleza del libre error para recibir información.

Las modernas redes de alta calidad han hecho la robustez del X.25 altamente redundante. Reduciendo la robustez al error del paquete (o correctamente trama), adicionándolo dramáticamente a la eficiencia y salida del circuito. Mientras tanto, la similitud de las técnicas que tienen disponibles los fabricantes de equipo de conmutación de las redes X.25 les permite encargarse solamente de desarrollos marginales con el fin de adaptar sus propios dispositivos para el apoyo del protocolo del “Frame Relay”.

“Frame Relay” se ha establecido como el método estándar para conectar dispositivos de comunicación de datos los cuales requieren interconexiones de rangos de velocidad entre 64kbps y 2 Mbps. Esto es entonces, el método estándar para interconexiones permanentes de LAN en diferentes edificios o ciudades, donde este provee una conexión de alta velocidad entre ruteadores de LAN.

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IBM ha sido una de las compañías mas recientes que adoptaron el ““Frame Relay”. “Frame Relay” será uno de los estándares de interface de comunicación de alta velocidad para conectarse a servidores IBM.

Las principales desventajas para actualizar al “Frame Relay” han sido:

0 La inhabilidad de las redes “Frame Relay” para conmutar conexiones, en vez de ser capaces solamente del apoyo de conexiones punto a punto (PVCs, o circuitos virtuales permanentes).

0 No ser capaz de apoyar conexiones de muy alta velocidad, particularmente de aquellos demandantes de ejecuciones inestables.

0 La limitación de las conexiones PVC han significado que las redes “Frame Relay” han tenido que apoyar topologías rígidas, sin mucha flexibilidad para una conexión directa hacia un rango de dispositivos distintos como sea posible en una red de conmutación.

Recientemente (en 1994) los estándares del SVC (circuito virtual conmutado) para el “Frame Relay” han sido accedidos y equipados con las nuevas capacidades que han aparecido. Esto ha hecho que los dispositivos del “Frame Relay” interconecten diferentes dispositivos remotos, a que solo se comuniquen con un compañero o con un número reducido de compañeros. Como se ilustra en la figura 4.7.1, esto liderará a una topología simple de red y reducirá necesidades de hardware en los puertos, y entonces hará más fácil el planeo de redes.

I Ruteador A u Ruteador A

Ruteador B Ruteador D Ruteador C

U U a) Conexión de dispositivos P V i b) Conexión de dispositivos SVC

Figura 4.7

En el ejemplo de la figura 4.7a, cuatro LANs son interconectadas usando ruteadores y una topología de malla llena de seis conexiones PVC de “Frame Relay”. Esto requiere solo un puerto físico en cada uno de los ruteadores pero la configuración de tres canales lógicos serán llevados por este puerto. Donde un gran número de PVCs

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son necesitados para la malla llena, por ejemplo más de 1024, puertos adicionales serán también necesitados.

En contraste, en la figura 4.7b, los mismos dispositivos son interconectados usando conexiones SVC de “Frame Relay”. En este caso, cualquiera de los ruteadores pueden establecer conexiones conmutadas sobre la demanda para cada uno de los otros ruteadores. Aunque los ruteadores se encuentran alejados, estos se relacionan. Mejor aún, si uno de los ruteadores fallase, entonces una nueva ruta puede ser establecida.

Debido a su eficiencia para el apoyo de la aplicación de datos, el protocolo de “Frame Relay”, está llegando a ser una buena técnica para establecer redes incorporadas y un gran número de equipos realizables son disponibles. Esta fuerte posición será reforzada por la introducción del servicio SVC, el cual incrementará la flexibilidad de las redes “Frame Relay”. Luego entonces en redes existentes de datos con gran área de conexión no requerirá más de una capacidad de 2 Mbps sobre cualquier conexión singular, “Frame Relay” no será substituida en algún tiempo por las redes ATM.

ATM es equipada pobremente para competir con “Frame Relay” a rangos menores a los 2Mbps, esto es debido a que los tamaños de las celdas del ATM de 35bytes son tan inflexibles para ser efectivas a bajas velocidades. La duración de las celdas, por ejemplo, a 512 Kbps es alrededor de Ims (comparado con los 12 ps a 34Mbps), así que hay un gran riesgo de un retardo inaceptable de espera de las celdas para ser enviadas. La variabilidad del retardo, puede ser un problema para retardos sensitivos en aplicaciones, por ejemplo en voz. Mientras tanto, aún para aplicaciones de datos, el formato extra de la celda es sumado sobre todos los retardos, lo cual disminuye las salidas de la red.

Las redes ATM desplazarán al “Frame Relay” en las nuevas redes de datos que requieren muy grandes anchos de banda (de 2 Mbps), particularmente donde estas redes son requeridas para apoyar las aplicaciones con necesidades bajas de retardo. También manejando la demanda para conexiones de grandes anchos de banda que son nuevas aplicaciones de las redes que requieren altas velocidades de conexión de LANs o de usuarios conectados a un servidor. La viabilidad de dispositivos terminales de las redes ATM creará demanda para servicios de redes ATM causando una substitución del “Frame Relay”.

Reconociendo la fortaleza complementaria del “Frame Relay” para bajas velocidades de datos y las redes ATM para altas velocidades, los estándares incorporan la interacción ATM-Frame Relay, algunos fabricantes están desarrollando dispositivos de conmutación de redes que permitirán la mezcla de redes ATM y las “Frame Relay”. Estos dispositivos (P.e. “Magellan Passport “de Northern Telecom y “Nways” de IBM), pueden entonces llegar a ser comunes para incorporar redes de datos para que las compañías lleguen a hacer la transición a redes ATM.

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4.8. Red "Cell-Relay" (ATM)

La celda es un invento de "cell relay" y ATM. El nodo de red retransmite celdas alrededor de la red, y la capa 2 viene a ser la capa "end-to-end". Esto se muestra en la figura. Esto es mejor por muchas razones, porque ahora no importa si el usuario de la red está corriendo "Token Ring" (802.5), Ethernet (802.3), o cualquiera. Esto es la perfecta tecnología de interconexión LAN. Se observa, sin embargo, que la conmutación aún tiene lugar. Esto es todavía una muy buena red orientada a conexión.

Además, la porción NNI es parte del estándar, esto es algo nuevo. Usualmente, los vendedores de conmutadores, permiten realizar casi cualquier cosa que ellos dan en el NNI. Los únicos requerimientos son que los conmutadores sean compatibles unos con otros. Este problema es la tendencia de que ciertos vendedores acaparan a los clientes, entonces los conmutadores de otros vendedores no serán compatibles con los productos originales, porque no hay trabajo en común. Los estándares de ATM son más conscientes de los requerimientos de interoperabilidad.

La celda es un bloque de longitud fija. La trama ahora es hecha de unidad "end-to- end" de la red.

Aplicación

Sesión Sesión

Presentación Presentación

Aplicación

Transporte Transporte

IPX, ETC. CONMUTADOR Al" CONMUTADOR Al" IPX, ETC.

802.5 ETC 802.5 ETC CONMUTACldN CONMUTACldN

CELDAS ATM Amil Al" Al" CELDAS ATM

I I I I I I UN1 NNI UN1

Figura 4.8. Red Cell-Relay (ATM)

La discusión si el proceso tiene una tira de capas y funciones del OSI-RM, es problemática porque se intenta adecuar al ATM en una interpretación estricta del OSI-RM. Los puristas demandan que la capa "end-to-end" es, por definición, la capa 4, y lo que es ruteado o conmutado, es por definición, un paquete de la capa 3. Ellos debaten mucho para obtener una definición consistente de una celda como un paquete de longitud fija. Ellos mantienen en mente que el modelo no es realidad. Esta es una herramienta útil para entender la realidad, pero realmente no es más que eso. En ATM, la realidad es que los nodos de red aún necesitan ruteo o

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conmutación de celdas entre sistemas terminales, y más que justo, es necesaria la actividad de la capa física para que se lleve a cabo. Si esto permite que algunas capas nuevas hayan sido descendidas a la capa 2 o que las funciones de algunas otras capas hayan sido promovidas a niveles más altos del OSI-RM, realmente depende de cómo sean vistas. En el modelo de ATM como una entidad de capa física, está una red para conectar ruteadores. La función tradicional de ruteo es desempeñarse en la capa de red. El punto más alto de la línea, es que para el presente, la exacta relación de las capas ATM con capas OSI-RM está indefinida.

4.9 Modelo de referencia de Protocolo B-ISDN

ATM es incluido dentro de la idea de la red digital de servicios integrados con banda ancha "broadband" (B-ISDN), una extensión lógica de los viejos métodos de ISDN para el nuevo mundo de redes de la más alta velocidad ("broadband" es más veloz que T-I/E-I, velocidades de 1.544 Mbps o 2.048 Mbps). Modelos como este usan el concepto de planos. Los planos son solo otra forma de visualizar las múltiples necesidades de un modelo de direcciones (ver la figura 4.9).

/ PIANODEMANEJO /

I CAPA FlSlCA I/ Modelo de referencia del protocolo B-ISDN

Figura 4.9

El plano de usuario concierne con la transferencia de bits a través de la red, donde el plano de control establece las conexiones, mapea entradas de tablas, y hace varias otras funciones de señalización. El plano de manejo se encuentra en el manejo de plano y manejo de capa, ambos se refieren a los recursos y desempeño de la red. Los diseñadores de redes hablan de funciones de OAM (operación y mantenimiento) en Europa y funciones OAM (operación, administración y

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mantenimiento) o también OAM&P (operación, administración, y mantenimiento y aprovisionamiento) en los Estados Unidos.

Un punto muy importante de la figura es que no hay capas OSI-RM. Están enmascaradas por la etiqueta “capas mas altas”, que es una forma de decir que pueden ser cualquier cosa.

4.10. RDSl vs ATM

La Red Digital de Servicios Integrados (RDSI) es una tecnología basada sobre la red telefónica, pero capaces de ofrecer servicios integrados. Una red integrada de servicios permite diferentes tipos de señales e información (P.e. telefonía, fax, PC, servidor, video) para ser transportadas simultáneamente sobre la misma conexión de línea. Este tipo red permite a una compañía optimizar su red de teleco- municaciones compartiendo las mismas líneas con diferentes propósitos. Durante el día la red puede usarse para conversaciones telefónicas y para trabajos de PC o LAN, mientras que por la noche las mismas líneas pueden rehusarse para computadoras u otras aplicaciones (P.e. transferencia de videos). Alternativamente, marcando y estableciendo conexiones a través de una red de servicios integrados solo para necesidades periódicas, un cliente podría minimizar su uso de la red y sus costos relativos.

Existen dos tecnologías capaces de proveer las bases para una red de servicios integrados amplia. Estas son RDSl y ATM.

RDSl ha sido diseñada para habilitar redes de computadoras y transmisión de video transmisión a través de la actual red telefónica digital. Con el fin de ejecutar exitosamente esto, los teléfonos RDSl deben ser capaces de señalizar a la red no solo al destino deseado de la llamada (el número telefónico marcado), sino también el tipo de conexión que es requerido. Los tradicionales pulsos de los dígitos individuales del teléfono hacia la red no ofrecen suficiente información para sistemas de señalización que RDSl ha involucrado.

La señalización de RDSl tiene un número adicional de servicios suplementarios. Esto incluye la identificación de llamadas, la llamada automática, y la tripartita de llamadas.

RDSI, sin embargo, está limitado por su red telefónica predecesora. El problema con la red telefónica tradicional y RDSI, es que todas las conexiones de la red tienen la misma capacidad de transporte (64kbps), que se necesita para una llamada telefónica. Para algunas aplicaciones (P.e. monitoreo para alarmas), esta es una necesidad que se sobrepasa, mientras que para interconexiones PCs, LANs y de video, esta capacidad es muy pequeña.

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Las redes ATM no sufren estas dificultades. Las redes ATM pueden conmutar conexiones de casi cualquier velocidad. Entonces ATM puede soportar simultáneamente telefonía, computadoras o conexiones a LANs y video. La mejor analogía para una red ATM es una supercarretera de información. Las supercarreteras son analogías a las líneas de transmisión de las redes ATM (muy alta capacidad de conexión). Los intercambios de las supercarreteras son los conmutadores ATM. El tráfico en los caminos representa los diferentes tipos de tráfico de telecomunicación. En una red RDSI, solo algunos carros de algún tipo en especial pueden viajar. Si este tamaño es demasiado grande, entonces el carro viajará lentamente, y entonces, el tráfico se expandirá. Por otro lado, en una red ATM un rango de vehículos de diferentes tamaños pueden circular. Debido a que el usuario puede seleccionar sus necesidades exactas de prioridad, la eficiencia de la red es maximizada y la congestión se trata de mantener minimizada.

Los servicios suplementarios ofrecidos por RDSI como: identificación de llamadas o la conexión retarda con una línea ocupada, son también soportadas por una red ATM, debido a la señalización de acceso a la red Q.2931 en la Interface de Usuario Red (UNI), esta basada en la señalización usuario red de la RDSI.

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5 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO ATM

5.1. ATM como un protocolo de capa MAC

ATM no es fácil adecuado en el OSI-RM, esto básicamente significa que puede ser usado en cualquier parte que uno lo desee. Todos los cambios se encuentran exactamente entre las capas de interface entre OS1 y ATM. Sin embargo esto aumentará o restringirá las capacidades de ATM dependiendo de la disponibilidad de las celdas para servicios. Por ejemplo una red ATM puede ser construida para que se utilice como subcapa de protocolo de Medio de Acceso de Control (MAC). Esto es, usar solamente ATM como capa física del OSI-RM, como muchos ingenieros lo han representado. No hay necesidad de una subcapa de LAN MAC en todo (esto no es una LAN), así, las tramas de Control Lógico de Conexión (LLC) pueden ser mapeadas directamente en celdas ATM y enviarse fuera (Figura 5.1). Esta es la posición SMDS tomada básicamente en una red ATM. De hecho, un grupo de trabajo del Foro ATM ("Lan Emulation Service" (LES) "Group"), está trabajando para estandarizar este proceso para todas las LAN IEEE. Por supuesto que hay una ventaja y una desventaja en usar redes ATM como subcapa.

I Aplicación I

Sesión

I T 1 Transporte

H Física

ATM

H Aplicación

Presentación

Transporte

~

Física

os1 RM

Figura 5.1. ATM como una capa de protocolo

La ventaja de usar ATM como una subcapa de protocolo MAC (algunos le llaman una LAN virtual, desde esto ahora se extiende en áreas amplias, pero todavía funciona como una LAN simple) es que ATM ahora viene a ser justamente otro metodo de transporte, parecido al Token Ring o Ethernet. Esto, ahora extiende el OSI-RM, mediante la adición de subcapas ATM en la capa física. Y , por supuesto, el acceso a la red ATM es totalmente transparente al usuario.

Hay desventajas también. No hay obviamente capacidad de transmisión, porque ATM está orientada a conexión. No hay acceso a los parámetros QOS por un usuario, por lo que es empleado en capas más altas en el OSI-RM. Más seriamente, la función que rutea las inter-redes es también perdida. Las tramas de

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Token Ring, por ejemplo, no pueden ser tomadas como ciertas directamente por Ethernet. El LLC y las estructuras de trama SNAP son diferentes en cada caso. Los ruteadores hacen eso, pero no los conmutadores de ATM. Más importante es no pensar “realmente” en usar ATM en todo. Todas las buenas características de ATM (flexibilidad en ancho de banda y transporte multimedia) son completamente ocultos desde el usuario. ATM viene a ser justamente un substituto pobre para redes TCP/IP basado en ruteadores.

5.2. ATM como un protocolo de capa de enlace

No hay nada que nos prohiba implementar ATM como un protocolo de capa de enlace de datos. Ahora los paquetes de capa red (P.e. datagramas IP) pueden ser cargados en celdas y enviados a través de las redes ATM. Las subcapas MAC Y LLC no son necesarias (ver figura). Este es el propósito de la posición de ATM en una red TCP/IP.

APLIC 7 1 PRES 1 SES

TRANS

RED

F ~ C A

ATM

APLIC

PRES

SES

P a E N M C

.. ...... . . .........

I I FISICA

OS1 RM

Figura 5.2. ATM como un protocolo de capa de enlace

ATM ofrece un acceso transparente al usuario, pero no es solo otro método de transporte por la forma en que la capa de red interactúa con la capa de enlace de datos. Esto es, la única dirección de red existe en la capa de red [P.e. la dirección IP, la IS0 NSAP(punto de acceso al servicio de red)], pero las tramas son enviadas basadas en las direcciones de capa de enlace [P.e. las direcciones de tarjeta de interfaz de red única global (NIC) en la red, el identificador de HDLC Único local (control de enlace de datos de alto nivel)en WAN, etc.]. Todos los protocolos, pero especialmente TCP/IP, deben mapear las direcciones de capa de red a una dirección de capa de enlace. El protocolo para hacer esto en TCP/IP,

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conocido como Protocolo de Resolución de Direcciones (ARP), que utiliza mensaje de transmisión, no puede trabajar con ATM como un protocolo de capa de enlace.

ATM es una nueva forma de hacer redes, no del todo diferente. IP y otros viejos Protocolos tendrán que cambiar un poco (o tal vez mucho) para trabajar con ATM como Un prOtOCOl0 de enlace de datos. La IETF ("Internet Engineering Task Force") ha propuesto "inARP" como una modificación de TCP/Ip para este propósito.

5.3 AIM como un protocolo de capa de red

Dados los problemas con las redes ATM como enlace de datos y la subcapa MAC, quizás esta encaja mejor en la capa de red. Ahora ATM puede conectar directamente con la capa de extremos finales: la capa de transporte (P.e TCP). Ahora ATM forma una red de transporte global desde un punto final a otro (Figura 5.3). La dirección de la capa de transporte es usada, no la dirección de la capa de red (P.e. la dirección IP). No hay necesidad de esto, en este modelo de red ATM. El ATM formando una completa red de transporte, parece completamente natural, y la convención popular de definir una celda como un paquete de longitud compacta parece identificar las celdas ATM con los PDUs (paquetes) de la capa 3 (nivel de red). Desafortunadamente, debido a que TCP esta muy ocupado con IP, esta propuesta esta próximamente para hacerse imposible con las realizaciones existentes de TCPAP. Y el mismo argumento se extiende para todos los protocolos populares de los niveles 2 y 3, los cuales deberían funcionar bien sin la necesidad del otro, pero esto no pasa realmente.

NIVEL NIVEL

APLICACION

PRESENTACION

SESION

TRANSPORTE

RED

ENLACE DE DATOS I ATM 1 FlSlCO PISICO

APLICACION

PRESENTACION

SESION

TRANSPORTE

RED

1-1 ENLACE DE DATOS

I I FlSlCO

MODELO ATM MODELO OS1

Figura 5.3

Entonces, este movimiento introduce un nuevo conjunto de problemas. Esto pone al ATM en la mira del usuario. Sin embargo, no significa que solamente una red universal se necesita. Ofrece esperanzas para la conectividad directa sobre cualquier lugar de la red (P.e. no habrá mas subredes, solo ATM). Y solo un

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método de ruteo se necesitará: el ruteo ATM. No más multiprotocolos para ruteadores existirán en esta versión de la red.

Sin embargo, esto obstaculiza ambos caminos: el nivel de transporte tendrá que ser modificado para una interface ATM. No solamente eso, esto cambiará todo el concepto del funcionamiento de las redes basadas en la base del ruteo. Habrá conexiones a través de la red. Y críticamente, esto es totalmente incompatible con las bases instaladas. Actualmente ningún grupo ha propuesto seriamente esto.

5.4. ATM como un protocolo de capa de transporte

Por supuesto, es posible ubicar a ATM tan arriba en el OSI-RM como sea posible: en la capa de transporte del mismo. Esto no puede ser adecuado en cualquier nivel elevado; las capas superiores, 5, 6 y 7, existen para una función y aplicación específica, pero no para tareas generales de la red. Ahora todas las aplicaciones son ATM. Los programas enviarán y recibirán celdas directamente. Habrá una Aplicación del Programa de Interface ("Application Program Interface", API) para todas las aplicaciones: una ATM API (ha sido propuesta por el Foro ATM) (ver figura 5.4). De hecho, no hay nada para evitar su uso como un "protocolo" interno; el monitor de una PC es más que una pantalla de video, y la memoria puede ser vista como transferencia de datos a través de una red corta (el bus de memoria). Después de todo, el mejor lugar para ATM es dentro de una computadora.

Presentación

I Sesión I Fi Física

ATM

I Aplicación I

Sesión

Transporte

~ _._."_.. MAC

Física

os1 RM

Figura 5.4. ATM como un protocolo de capa de transporte.

Desafortunadamente, esto no resuelve todos los problemas. Exactamente hay ventajas, tales como aplicación directa de acceso a ATM y acceso real a QOS para multimedia y video, esto hace más efectivo y eficiente el uso de la red ATM, pero hay otras consideraciones. Esto requiere mayores cambios en programas existentes de API y metodologías. Los requerimientos y paradigmas de red son pobremente entendidos por programadores hoy en día y autores de multimedia. También, ATM puede engranar pobremente con interfaces de red de sistemas

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operativos existentes. Ese aspecto de variar el tamaño de los paquetes, como antes, no puede trabajar eficientemente con ATM.

Es importante señalar que ATM es una red de transporte, mientras que B-ISDN forma las capas superiores.

5.5. Capas de protocolo B-ISDNIATM

La siguiente tabla 5.6 se muestra las capas de protocolo de ATM. La utilizamos para tratar de explicar la relación entre las capas, y también para explicar la terminología usada en las especificaciones de los protocolos individuales.

Nombre de capa Nombre de subcapa Capa siguiente

Capas mas altas Subcapa de convergencia (CS) Servicio especifico (SS)

Capa de Adaptacidn ATM Subcapas de Segmentacidn y Parte común (CP) Reensamblado (SAR)

Capa ATM Nivel VC Nivel VP

Capa física Subcapa de convergencia de transmisidn (TC) Medio físico

Puntos de Acceso al Servicio (SAP)

Tabla 5.5. Capas funcionales de ATM

5.6. RED DE TRANSPORTE ATM

La fundación de los distintos niveles de protocolos, es el medio físico para transportar señales eléctricas u ópticas. El nivel* físico es una especificación que define exactamente el medio que debería usarse (que tipo de señales óptica o eléctricas, voltajes, etc.). Adicionando a esto, esto pone en procedimiento un funcionamiento para la transmisión de datos a través de la línea, necesitadas para la temporización de los bits y el monitoreo del equipo. La función del nivel físico del ATM es similar al nivel físico del nivel OSI.

El nivel físico se subdivide en dos subredes. Estas son: la subcapa del nivel físico y la subcapa de convergencia de transporte (TC). Las subcapas de medios físicos definen las interfaces exactas eléctricas y ópticas, el código de línea y el tiempo de bit. La subcapa TC provee: la descripción para las celdas de paquetes, el rango

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de aceptación de la capacidad de transporte de información de la línea, y el monitoreo operacional de varios componentes de la línea (RS sección de regeneración, DS sección digital o ruta de transmisión TP).

El punto de acceso a servicio (SAP) del nivel físico (PL-SAP) es un punto conceptual mostrado en la tabla 5.6, donde el servicio del nivel físico es entregado al nivel ATM siguiente. El nivel ATM controla el transporte de celdas a través de la red ATM, poniendo conexiones de canales virtuales y controlando el rango de aceptación de entrada (flujo de control genérico) de celdas del equipo de usuario.

Nivel Niveles Altos Nivel de AdaDtación ATM

Nivel ATM

Nivel Físico i Subcapa Servicio Especifico (SS) Subcapa de Convergencia (CS ) Subcapas adicionales

Subcapa (SAR) Parte Común (CP) Segmentación y Reensamblado

Nivel \iC Nivel VC

. ,

Nivel VP Convergencia de Transmisión (TC) Subcapa Medio Físico

Tabla 5.6

El servicio provisto al nivel ATM del nivel físico, es el transporte físico de un flujo válido de celdas (este flujo de celdas es correctamente llamado servicio de unidad de datos SDU). El nivel ATM controla el servicio provisto hacia éste por decirlo así, los comandos de servicios primitivos; estos son intercambios de requerimientos estandarizados y comandos entre una función dentro del nivel ATM, llamado el nivel de entidad ATM (ATM-LE) y la entidad de subcapa (subnivel) TC (TC-SLE). Estos permiten, por ejemplo, un ATM-LE particular para requerir la oportunidad de la transferencia de un flujo de celdas (unidad de servicio de datos), al nivel físico para parar una transferencia debido a un problema con el medio físico.

La subcapa de convergencia de transmisión (del nivel físico) recibe la información en la forma de celdas (SDU) provistas a éste, por el nivel ATM. A estas celdas se les agrega información adicional, incluyendo las celdas PL (celdas de nivel físico) y las celdas OAM (celdas de operación y mantenimiento). La información extra, por ejemplo, del protocolo de control de información (PCI), pone el TC-SDU dentro de un TC-PDU (protocolo de unidad de datos). Esto asegura la correcta transmisión de información, a través del medio físico, incluyendo la descripción y el traslape de las celdas. El TC-PDU se pasa a la subcapa del medio físico, donde es llamado PM-SDU (medio físico del servicio de unidad de datos).

Finalmente, el PD-PDU es pasado al propio medio. La forma del PM-PDU (y entonces la conversión hecha por la subcapa del medio físico) es entonces dependiente eléctricamente y ópticamente del tipo de medio usado. Una ventaja de esto es que solo la subcapa del medio físico necesita ser alterada para acomodar un cambio del nivel físico. Otros componentes de hardware y software, pueden ser reutilizados.

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Juntos el nivel ATM, nivel físico y el medio físico son llamados una red de fransporfe ATM. Una red de transporte ATM (ATM y niveles físicos) es sola capaz de llevar información entre puntos terminales de la red. Sin embargo, con el fin de que el contenido de información transportado por una red de transporte ATM pueda ser correctamente interpretado por el receptor, a niveles complejos de protocolos, son adicionados y definidos. El más importante de estos, es el Nivel de Adaptación A TM.

5.7. Capa de adaptación ATM (AAL)

Como el nombre lo sugiere, la capa de adaptación ATM (AAL) provista para la conversión de la información dada por capas superiores en forma indicada para transporte por una red de transporte ATM. Las capas más altas son información, dispositivos de funciones de tipo no específico, los cuales requieren comunicación a través de la red ATM. La información (información de capas más altas) llevada por la red ATM puede ser como:

O Información de usuario (plano de usuario) de uno de un número de diferentes formas (ejemplo: voz, datos, video, etc.).

0 Información de control (plano de control) para arreglar o borrar SVC (“switched virtual circuits”).

O Información de manejo de red (plano de manejo) para monitorear y configurar elementos de red o para enviar peticiones entre personal de manejo de red (ejemplo: para establecer nuevos PCV, “permanent virtual circuits”).

Semejante a otras capas, la AAL acepta AAL-SDU desde capas superiores (actualmente una CS-SDU, subcapa de convergencia SDU) y-pasa una AAL-PDU (actualmente SAR-PDU) a la capa ATM, donde esto es conocido como un ATM- DSU. Pero distinto al ATM y a las capas físicas, un número de diferentes alternativas de servicios pueden estar disponibles a las capas más altas de la pila de comunicaciones, así se permiten diferentes tipos de información para ser adaptados y transportados a través de una red de transporte común ATM. Se trata de la capa de adaptación la cual da a la red ATM su capacidad para transferir todas las clases de diferentes tipos de información. Esto es una división en dos subcapas, la subcapa de convergencia, CS (donde se alinean varios tipos de información y tiene lugar un formato común y la división de celdas ocurre) y la subcapa de reensamble y segmentación, SAR (donde las celdas son numeradas sucesivamente permitiendo la reconstrucción en el orden correcto al final de la recepción).

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La información de nivel más alto, es el nombre dado a la información transportada por la red ATM. Esto es pasando como una capa de nivel más alto PDU a la AAL, donde esto es conocido como AAL-SDU. La función AAL está definida por convertir la información como necesaria y adicionarle a esto la Información de protocolo de control (PCI), el cual ayuda a la función AAL en la recepción final de la red (esto es en entidades pares) en realizar la conversión contraria. El resultado es el AAL-PDU. Esto es pasado a la red de transporte ATM, donde es conocido como ATM-SDU.

5.8. Función de la Capa de Adaptación ATM (AAL)

La capa de adaptación ATM (AAL) se encarga de la conversión de información a una forma apropiada para llevarla en una red de transporte ATM. La funcionalidad de AAL es provista en cualquier lado de la red de transporte (como se muestra en la siguiente figura 5.8.1). Se encarga (en el lado del transmisor) de la conversión de una señal de teléfono, datos u otra señal de comunicación, en un formato de celdas ATM. En el lado del receptor, AAL invierte la conversión, cambiando de las celdas a la señal original.

Usuario 1 Teléfono 1

Capa de Adaptación

Usuario 1 Teléfono 2

I Capa de I Adaptación

ATM

I transporte ATM

Función de la Capa de Adaptación ATM (AAL)

Figura 5.81

La siguiente figura 5.8.2, ilustra el mismo caso, pero en la forma del modelo de la capa de protocolo. En este diagrama se debe entender que la información de la capa más alta es la información del usuario (por ejemplo, señal telefónica, señal

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de video, señal de datos codificada por "frame relay" u otra información) que será llevada a través de la red. La información de la capa mas alta se pasa a la capa de adaptación ATM (AAL) y la convierte en la forma en la que viajara a través de la red de transporte ATM (capa física). La capa ATM convierte el ATM-SDU (Unidad de Datos de Servicio de la capa ATM) a ATM-PDU (Unidad de Datos de Protocolo ATM- equivalente a PL-SDU (SDU de la capa física)). Finalmente la capa física ve la transmisión física a través de la línea. El registro de protocolos del receptor trabaja en forma inversa (de abajo hacia arriba), convirtiendo la señal a la información original de la capa más alta.

Informaci6n de

alta

la capa Informaci6n de

alta

......................................................................................................................................................... ' la capa mas

+

4 + 4 + 4

Capa de Adaptacibn

Capa de .........................................................................................................................................................

ATM (AAL) ' Adaptación

ATM (AA1 .)

Capa ATM Capa ATM .........................................................................................................................................................

Capa física Capa física .........................................................................................................................................................

Medio físico - Ruta actual de comunicaciones ............................. Comunicación igual a igual imaginaria

Representación del Modelo de Referencia de Protocolo de la Capa de Adaptación ATM (AAL)

Figura 5.8.2

La capa de Adaptación de ATM sirve para ejecutar la conversión de la información de la capa mas alta a celdas y para la reconstrucción de la señal original. La AAL debe asegurarse que todas las celdas sean recibidas y que se encuentren en el orden correcto y que los rangos de error de las celdas recibidas se encuentre en límites aceptables, proporcionando la integridad de la información del usuario que se está llevando. Para señales de información que son sensibles a la variación del retraso de celdas (CDV), AAL provee una función de almacenamiento y sincronización para asegurar que la señal enviada al dispositivo destino este libre de CDV.

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5.9. ENCAPSULAMIENTO

El encapsulamiento puede ser usado para “puentear” redes LAN o semejantes (P.e. redes FDDI). En el proceso de encapsulamiento, el protocolo del nivel 2 de OS1 de las redes LAN (enlace lógico de control LLC) es simplemente empaquetado en un sobre, dentro del sobre de un AALS y desempaquetado en el destino. Los dos dispositivos terminales entonces parecen como si fueran conectados por la misma LAN. Todo esto esta muy, bien si se puede usar el mismo ancho de banda entre las dos terminales, pero no es muy eficiente para el uso de redes WAN.

El encapsulamiento también es posible para rutear conexiones de LANs. Una conexión del ruteador es generalmente más eficiente que una conexión puenteada, ya que solamente la información relevante es ruteada a traves de la red WAN, usando un ruteador cuidadosamente seleccionado. Pero aún esta solución desperdicia el potencial del ruteo de la ATM, ya que el ruteo (P.e. escoger una ruta a través de la red) necesita tomar lugar en ruteadores que son usuarios de equipos finales tan lejos como la red ATM se establezca. Como la figura 5.9 lo ilustra, el encapsulamiento permite que LANs existentes sean interconectadas a través de las redes ATM usando ruteadores.

Figura 5.9. Interconexión de Ruteadores a través de una Red ATM usando encapsulamiento

La desventaja es que la red ATM puede congestionarse varias veces, cada vez para conexión de inter-ruteo.

5.10. Protocolo de conexión orientada a un servicio específico (SSCOP)

El protocolo de conexión orientada a servicio específico (SSCOP) es un servicio específico de protocolo de subcapa de convergencia para asegurar o desasegurar

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la transferencia de datos. El protocolo es específico para ATM, pero ofrece transferencia de datos similar a la capa 2 de OS1 (HDLC). La SSCOP requiere AAL5 como la próxima capa inferior, y así mismo está utilizada en el plano de control en asociación con la función de coordinación de servicio específico (SSCF) definido en ITU-T en las recomendaciones Q.2130 y Q.2140 para soportar los protocolos de señalización de las capas más altas (DSS2 y B-ISUP) los cuales son utilizados en UN1 y NNI. SSCOP esta definido por ITU-T en la recomendación Q.211 O.

La función primaria de SSCOP es asegurarse, usando un protocolo “end-to-end”, así todas las tramas llegan exitosamente y en el orden correcto. Esto es realizado con el uso de datos sucesivos, obteniendo el mensaje y su estado. Cada trama de datos es transmitida por el transmisor en unión con un número de datos numerados (DSN). El SSCOP forma la subcapa más baja de un SSCS creado específicamente por la señalización de la red ATM. La capa superior es la SSCF, la cual adapta el formato a las necesidades específicas del DSS2 (en el UNI) o 6- ISUP (en el NNI). Originalmente solo un simple SAAL (“signaling ATM adaptation layer”) fue definido, comprendiendo las funciones del SSCOP y del SSCF. La subcapa fue introducida después permitiendo funciones comunes, pero diferentes servicios en las capas más altas. (El protocolo DSS-2 es asimétrico con un usuario y un lado de la red. El protocolo B-ISUP asume dos entidades iguales.

El uso de Q.2931 y SSCOP/SSCF (también llamado, en combinación, SAAL) es un opuesto al precursor del Q.2931, Q.936 y al original SAAL, es una diferencia entre ATM del foro UN1 v3.0 y el UN1 v3.1. Los dos son incompatibles en un aspecto, la señalización y el sistema de conmutación de circuito virtual ATM. En otro aspecto, o sea en otro rubro, UN1 v3.0 y v3.1 son compatibles.

Las tramas de datos no son individualmente reconocidas por el receptor. En cambio, el transmisor es requerido periódicamente para preguntar al receptor. La pregunta de mensajes requiere que el receptor responda con un estado del mensaje. En el estado del mensaje el receptor informa al transmisor del número de sucesión que espera de la próxima trama de datos que se recibirán, y el número de cualquier trama que no ha sido recibida. Esto permite al transmisor repetir cualquier trama perdida. Así solamente las tramas perdidas son retransmitidas, el protocolo es eficiente en el uso de la capacidad de línea, igualmente en el aseguramiento del modo de transmisión de datos. Ver figura 5.10.

El mensaje de pregunta y del estado, también sirven como un mecanismo de latido, permitiendo que tanto el transmisor como el receptor funcionen propiamente. El receptor no debe recibir mensajes de preguntas o el transmisor no debe recibir el estado del mensaje en respuesta, entonces la conexión será borrada.

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Conexi6n AAL5

. I -peraloos

"iD(9j

D(SN) trama de dato con número de sucesidn POLL() mensaje de sondeo con el prdximo número de

ESTADO mensaje de estado con el pr6ximo mensaje sucesidn

esperado y la lista de los mensajes perdidos

Figura. Bases del protocolo de conexión orientado a servicio específico (sscop).

5.1 1. Servicios no orientados a conexión

En un servicio no-orientado a conexión, no existe directamente un reconocimiento de regreso al remitente durante el período de transmisión para confirmar la correcta recepci6n de la información. Internet, por ejemplo, provee un servicio no- orientado a conexión, permitiendo a los usuarios de correo electrónico poner sus mensajes en la red sin confirmación de su llegada (y sin garantizar que llegarán).

Un protocolo no-orientado a conexión permite la transmisibn de los datos enviados, y tal vez, a través de números sucesivos y mecanismos de chequeo de error, permite al receptor detectar y corregir errores. A diferencia de un protocolo orientado a conexión, ninguna conexión es establecida, así que no hay garantía de que el receptor este listo para recibir la información. Si no obtienes una respuesta del correo que mandaste por Internet, no puedes saber si es porque tu mensaje nunca llegó o el destinatario no ha contestado.

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6 RED DE TRANSPORTE DE ATM

6.1 LA ESTRUCTURA DE UNA RED DE TRANSPORTE ATM

La conexión que se establece entre equipos de usuario (CEQs) es llamada correctamente conexión de canal virtual (VCC), los puntos finales de estos son llamados puntos finales de una conexión de canal virtual (VCCE).

Sabemos que un VCC se crea concatenando rutas virtuales o/Ps), las cuales pueden viajar por más de una ruta física de transmisión. Esto es, una ruta de transmisión puede crearse de más de una sección digital, como fibra óptica, radio u otra transmisión física.

N I V E L

A T M

N I V E L

P I 5 I C o

I Comxiónde cadvirtual

Enlace VC E n l a c e d e C v l a l V i i Enlace VC

FibraOplica EnlacedeRadio FibraOplica

Figura 6.1.1. Estructura jerdrquica de una red de transporte ATM.

59

En la figura 6.1 .I, ilustramos una posible conexión de canal virtual, creada de la concatenación de enlaces de canales virtuales (cada uno con una conexión de canal virtual VPC). El diagrama muestra como se crea la ruta virtual en medio de dos rutas de transmisión separadas (TPs), una compuesta de una fibra óptica sección digital (DS) y la otra de dos secciones digitales, una de fibra óptica, y la otra de radio digital. El diagrama además ilustra como los estándares ATM también permiten como una sección digital puede ser separada en secciones de regeneración separadas. (RSs). El diagrama muestra los diferentes niveles (Nivel ATM y Nivel físico) de una red de transporte ATM y añade la terminología asociada, demostrando la interrelación entre los diferentes componentes de la red.

Los nodos por los cuales se crea una red ATM son conmutadores de canales virtuales VC, los cuales conmutan juntos el enlace de un canal virtual (rutas virtuales) para crear los VCCs. Los conectores (conectores VP) son dispositivos más apropiados para conectar paneles o distribución de paquetes. Estos conectan rutas virtuales y son dispositivos relativamente simples y baratos.

Ruta V i

Conexión V i

vc

vc

0 TPEfRuta de Transmisión de Punto Final (LTILince de Transmisión m Rc-m&r

DS Sección Digital RS Regenerador

Figura 6.1.2. La asignacibn de Conexiones Virtuales por rutas virtuales y rutas de transmisibn

La figura 6.1.2, también ilustra la relación entre conexiones virtuales, rutas virtuales y rutas de transmisión en otra manera. En particular, esta figura 6.1.2, muestra como las rutas virtuales se encuentran "dentro" de una ruta de transmisión y como una conexión virtual se encuentra "dentro" de una ruta virtual. Entonces una sola ruta de transmisión puede transportar diferentes rutas virtuales, cada una en su lado derecho puede contener múltiples conexiones virtuales.

60

La figura 6.1.3 ilustra la diferente funcionalidad de un equipo de usuario (CEQ), los conmutadores ATM y los conectores ATM. Las líneas punteadas de esta figura representan la conexión de un canal virtual y de una ruta virtual. Pero, mientras la figura sugiere la conexión de una ruta virtual y de una conexión virtual, en realidad, son en verdad una fracción lógica (o virtual) del ancho de banda total de varias rutas de transmisión (como la figura 6.1.2 lo muestra).

- canalvirilUd " " _ 1"1 1 " 1 - - -

Ruta VirilUd I"I - - - 1"[ pq" m - - CEQ

Conettor Zonmutador ATM CEQ ATM

I I I I I I

R u h de Trnasmiaión

Conrxioner vc y v p - - - - - Figura 6.1.3. Conexiones ATM, Conmutadores y conectores.

De la figura 6.1.3 observamos claramente como un conector ATM posee la función de conmutación dentro del nivel ATM solamente en el nivel VP. Mientras tanto es la función del VC en la conmutación de ATM y de los dispositivos terminales los que negocian con las conexiones de un canal virtual.

6.2. Funcionalidad de la capa ATM

La capa ATM es lo esencial de la conmutación (y de la misma manera de la conmutación de redes B-ISDN). La capa ATM provee a la conmutación de celdas, celdas de 53 octetos. La tabla 6.2, enlista las principales funciones provistas por la capa ATM. Esto es Información de control de protocolo (PCI) de la capa ATM, codificado en el encabezado de la celda del 5-byte.

61

Tabla 6.2. Funcionalidad del encabezado de celda de la capa ATM.

Función de la capa ATM Acrónimo Propósito ["header field"1

ldentificador de Canal vc I Si la dirección usada para identificar un canal virtual Virtual individual dentro de una ruta de transmisión física dada.

ldentificador de Ruta VPI Esto es la dirección utilizada para identificar una ruta Virtual virtual individual dentro de un camino de transmisión

física dada. Aunque el término dirección es la terminología correcta, es mucho más fácil pensar en esto como un "nivel", algunas veces equivalente al código de color del alambre individual de cobre en un cable múltiple de alambre de cobre.

Tipo "Payload

Control de flujo Genérico

Prioridad de celda Perdida

Control de Error de Encabezado

PT

GFC

CLP

HEC

El campo de tipo payload indica si la celda "payload" (ej. Campo de información) contiene información de usuario o información de manejo. Donde se contiene información de manejo, adicionalmente se indica qu6 tipo de celda OAM (operación y mantenimiento) está incluida. El valor obtenido en el campo PT es llamado "payload type identifier" (PTI).

Control de flujo genérico es un medio de regular la razón en la cual las celdas son admitidas a la red por un cliente y el dispositivo (CEQ). Cuando GFC está listo al modo controlado de cierto tipo de tráfico de prioridad baja, no pueden ser admitidos por CEQ a la red. Esto ayuda a prevenir la congestión y el sobre flujo del "buffer" en multiplexores próximos a la periferia de la red.

La prioridad de celda perdida soporta un mecanismo para aliviar la congestibn instantánea causada durante el rompimiento infrecuente del almacenaje de celdas pesadas. Las celdas con el bit de prioridad de celda perdida en 1 descargarán en preferencia a aquellas que tienen el valor de O.

6.3. Tipos de Cargas útiles ("Payload")

El bit de control de error de encabezado es usado para detectar errores en los encabezados de las celdas los cuales se presentan durante la transmisión. Cuando el HEC indica error, la celda se dice que es no válida.

Los tipos de cargas útiles definidas en la capa ATM de acuerdo al ITU-T Y.361 son como se muestra en la tabla 6.3.

62

Tabla 6.3. Tipos de cargas útiles definidas en la capa ATM

Bits (encabezado Valor de ldentificador de de celda Tipo de Payload 4 3 2 octeto 4)

O00

O0 1

O10

o1 1

1 O0

I 1 o1

110 111

Interpretación

Celda de datos de usuario, congestión no experimentada. ATM-usuario a-ATM indicación=O. Esta celda debe ser recibida por un nodo congestionado, y el valor debe ser cambiado a 010, para indicar congestión en alguna parte de la conexión. Celda de datos de usuario, congestión no experimentada. ATM-usuario a-ATM indicación=l. Esta celda debe ser recibida por un nodo congestionado, y el valor debe ser cambiado a O1 1, para indicar congestión en alguna parte de la conexión. Celda de datos de usuario, congestión experimentada, En algún punto a lo largo de la conexión. ATM-usuario a-ATM-usuario indicación=O. Celda de datos de usuario, congestión experimentada, En algún punto a lo largo de la conexión. ATM-usuario a-ATM-usuario indicación=l . Celda OAM (operación y mantenimiento), segmento F5 asociado. Celda OAM (operación y mantenimiento), segmento F5 punto-a-punto asociado. Recurso de administración de celda. Reservado Dara funciones futuras.

6.4. ESTABLECIMIENTO DE LLAMADA DE DIRECCIONAMIENTO DE LA RED ATM

VPls (Identificadores de Ruta Virtual) y VCls (Identificadores de Canal Virtual) son ambas formas de direccionarniento de niveles ATM. Sin embargo, es confuso pensar en estos campos como proveedores de direcciones en el sentido de cómo se remite una carta. Además de que son etiquetados, para identificar los VPs y los VCs transportados dentro de una ruta de transmisión dada. Los valores de los VPI y VCI son únicas en el nivel de rutas de transmisión, pero pueden ser duplicados varias veces dentro de la red.

Una segunda forma de direccionamiento ATM es el direccionamiento lógico de red. El direccionamiento lógico de red identifica cada puerto Único dentro de la red. Este es el equivalente a un numero telefónico. Como ésta información no es transportada dentro de una celda ATM, podríamos preguntarnos cómo es posible que la red establezca una conexión. La respuesta es por medio de la señalización (sobre un plano de control) de un CEQ a un punto de señalización (SP) que significa, la señalización de un canal virtual.

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El protocolo usado sobre un SVC (señalización de canal virtual) en la interface usuario red (UNI) es el DSS2 (Sistema de Señalización de un Subscriptor Digital). Este sistema de señalización permite al CEQ identificarse por si mismo por un direccionamiento lógico de red (direccionamiento de red) para establecer una conexión de un tipo dado para un usuario remoto tomando una segunda identificación de direccionamiento de red. Usando esta información, el nodo de red puede localizar un canal virtual libre (indicando al VPI y al VCI los valores que pueden usar por el CEQ), y entonces conectar al CEQ a la red. Mientras el nodo determina la mejor ruta para la conexión y señaliza el próximo intercambio usando la señalización B-ISUP (figura 6.4).

DSS2 Intercambio de señal CEQ a SP: Deseo iniciar llamada B-ISUP

SP a CEQ: Use el c a d WWCI

NODO A NODO B

a la red en la dirección X

mutador

UNI NNI - Señalizacibn del canalvirhul - Nivel de comxihn ATM (cabalvirtual o VC)

Figura 6.4. Iniciando una conexi6n del nivel ATM

6.5. Ruteo de la red ATM

Los estándares de ATM que especifican cómo se debe rutear la red aun no están completos. Algunas especificaciones están en vías de preparación (ejemplo: Foro ATM de PNNI, "private network-node interface"), pero mucho del trabajo ha sido terminado. Los fabricantes de equipos de redes ATM, por lo tanto tienen sus propios diseños y técnicas. Idealmente eso será simple y fácil de manejar, además de un óptimo tráfico de la red cargando en tiempos de demanda pico.

Cada ruta es instalada para una conexión particular y, la ruta no es comúnmente alterada durante la duración de la llamada (período de comunicación). Dejar el ruteo de la conexión inalterada, significa que el tiempo de propagación de la transmisión de red entre dos dispositivos no está sujeta a cualquier variación innecesaria de demora. Se puede decir, que hay riesgo reducido en celdas que han tenido diferentes caminos en diferente orden. Finalmente es muy fácil determinar y manejar un esquema de carga de red, desde repartir el ancho de banda nominal y

64

dar cada una de las conexiones que parten de estadísticas para determinar una ruta de transmisión física.

6.6. Manejo de la capa ATM

El protocolo de manejar la capa, (utilizando la terminología del protocolo del modelo de referencia) es llamado manejo ATM (ATMM). Esto es dirigido por la entidad ATMM. Estas funciones están definidas en ITU-TI recomendación Y.150.

El manejo de las capas ATM, como se ven en la tabla 6.6, dan un papel de soporte para funciones de manejo del sistema. Ese manejo de funciones incluye falla, desempeño, configuración y, funciones de manejo de mayor señalización. Seguridad y funciones de manejo de recursos pueden ser sumados en el futuro. Sin embargo, el desempeño del manejo de la Capa ATM solo efectúa los aspectos de la capa ATM. El manejo de la capa ATM también provee un papel de soporte para funciones de señalización del plano de Control, incluyendo mayor señalización.

Tabla 6.6. Funciones de manejo de la capa ATM. Función Actividad Manejo de Conexión (configuración) La entidad de manejo de la capa ATM ejecuta el

establecimiento o terminación de procesos de conexiones Par-Par ATM

alarma de vigilancia, lazo de regreso, y verifica continuamente los procesos de conexiones Par-Par ATM . La entidad de manejo de la capa ATM maneja diferentes tipos de canales de señalización (cuando es necesario). La entidad de manejo de la capa ATM ejecuta la activación o desactivación del desempeíío de procesos de monitoreo y reporte de procesos de conexiones Par-Par ATM

Manejo de falla La entidad de manejo de la capa ATM ejecuta la

Metaseñalización

Manejo de desempeño-

6.7 ESPEClFlCAClON DE CAPA FlSlCA (B-ISDN/UNI Y NNI).

La recomendación de la ITU-T 1.432 define la interface de nivel físico para ser usada en la UN1 (punto de referencia Sb y Tb). La fibra óptica se define como el medio preferible, sin embargo las especificaciones también proveen interfaces de cable eléctrico, coaxial y par trenzado (definidas por el Foro ATM).

No hay una especificación formal para la interface de nivel físico de la NNI, pero será basada, en la interface UN1 del nivel físico.

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Las características de las interfaces del nivel físico son listadas brevemente en tabla 6.7.1.

Características físicas

Longitud Máxima de Conexión

Medio Conector de Interface. MIC Velocidades ópticas de línea

Código de Línea

Cable dptico

Par de fibra monomodo, operando sobre una longitud de onda de una serial láser de 1310 nm.

Típicamente de 15 Km

BFOCkonector 2.5, de acuerdo a (ISO/IEC 868) 155.52Mbps

NRZ c6digo de emisión de luz = 1 binario

Cable coaxial

Cable coaxial de 7 5 5 un cable para transmisión y otro para recepción.

Recomendado para menos de 100 m.

Conector BNC

34.346Mbps

CM1 (código de inversión de marca) conforme a ITU-T G.703

Cable de Par trenzado Par trenzado de categoría 3, para velocidades arriba de 52Mbps. Par trenzado de categoría o cable de 150R para velocidades de 1 O0 y 150 Mbps. Un par para transmisión y otro para recepción. Aproximadamente para 1 OOm para el cable del tipo 1 o 2. RJ45 de 8 polos hembra y macho. 12.96 Mbps 25.92 Mbps 51.84 Mbps 155.52 Mbos Para velocidades mayores de 52 Mbps, código CAP-16, para 155 Mbps, código 8B/1 OB.

la

Tabla 6.7.1

¿Qué tipo de dispositivo debería tener un conector hembra o macho?, esto esta definido en términos de puntos de interface, definidos como la e lb por los estándares. Estos son puntos de conexión imaginarios, respectivamente sobre el usuario y sobre el lado de la red de los puntos de referencia Sb y Tb, como se ilustra en la figura 6.7.2.

cable y col;ectormacho Hembras Hembra

Figura 6.7.2. Puntos de interface en una UN1 ATM y sus conectores de Interface estandares.

66

6.8. Subcapa de convergencia de transmisión (capa fisica)

En suma a los aspectos mecánicos y eléctricos de la interface física (subcapa del medio físico, PM), la recomendación del ITU-T Y.432 también define una capa de procedimiento entre usuarios y dispositivos (B-TE) y el dispositivo de terminación de red (B-NTI), llamada la subcapa de convergencia de transmisión (TC).

La subcapa de convergencia de transmisión define un número de reglas para la transmisión de celdas a través del medio físico, el cual asegura su correcta transmisión e interpretación de propiedades. Las funciones provistas por la subcapa de convergencia de transmisión incluyen por ejemplo, delineación de celdas, la identificación de los límites de la celda y subidasho-subidas. El movimiento al azar de celdas, hacia la celda de carga, provoca que se minimice la posibilidad de no variación en el bit patrón, el cual, puede por ejemplo, intencionalmente o no, emular el estado de la red o señales de control, o cualquier otro disturbio en la red.

La subcapa de convergencia de transmisión esta compuesta por celdas extra, sumadas en el flujo de celdas de la capa ATM (celdas que contienen información de usuario). Después de cada 26 celdas de la capa ATM, una celda de capa física (PL) es sumada, así que cada 27ava celda es una celda PL. Esto provee un ajuste desde los 155520 Kbit/s en la razón de bit en la interface TB, así que la máxima razón de bit disponible para transferencia de información de usuario es de 149760 Kbit/s (correspondiente al SDH, contenedor C4).

Cuando el NTI provee una interferencia entre un B-TE ópticamente conectado, operando en un modo flujo de celda y una red SDH, la subcapa de convergencia de transmisión, reduce la capacidad del flujo de celda a 149760 Kbit/s y acarrea fuera cierta trama, y delinea tareas de corrección de error. Por supuesto, en el lado de la red del B-NT1 equivalente a tareas de tramado y delineación son adecuadamente provistos arriba del mensaje (MOH) de SDH, así el total de 149760 Kbit/s de información de usuario pueden ser pasados directamente en la trama SDH.

Muy próximo a la 53ava celda está una celda PL-OAM (celda de operación y mantenimiento). Las celdas OAM son clasificadas como F1 (nivel regenerador), F2 (nivel de sección digital) y F3 (nivel de ruta de transmisión). Ellas llevan a cabo funciones analógicas al mensaje de arriba del SDH. La codificación de las celdas PL-OAM, incluyen un número de campos diferentes y funciones diseñadas a detectar errores, monitorear el desempeño y enviar alarmas de fallas en la red. La tabla resume las funciones del campo de celdas PL-OAM. Cuando no se presentan errores, entonces, solamente los campos CEC, MBS, NMB, NIC y PSN necesitan ser utilizados.

Las celdas de capa física (celdas PL y celdas PL-OAM) siempre tienen el bit CLP (celda de menor prioridad) en el encabezado de la celda ATM, donde CLP=I, con

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el VPI y VCI ambos en cero. Las celdas desocupadas son marcadas con el tipo “payload”, PTI=000. La celda PL-OAM está marcada con PTI=100.

Tabla 6.8. Campo de la celda OAM en la subcapa de convergencia de transmisi6n

Acrónimo Campo o nombre de la señal Propósito CEC Control de error de celda Un c6diao de redundancia cíclica es utilizado Dara

EDC

LOC

LOM

MBS

NMB-EB

NIC

PSN

R

S-AIS

S-RDI

TP-AIS

S-FEBE

TP-FEBE

TP-RDI

C6digo de deteccidn de error

Delineaci6n de perdida de celda

Perdida de la celda OAM

Monitoreando el tamario del bloque

Número de bloque monitoreado

Número de celdas incluidas

Número de sucesi6n PL-OAM

Campo Reservado

Secci6n de indicaci6n de alarma

Secci6n de indicaci6n de defecto

Ruta de transmisi6n serial de

Secci6n de error lejano en el fin

Error lejano en la Ruta de

Indicaci6n de defecto lejano en

detecta;errores en la celda payload

Un mecanismo de detecci6n para errores en bloque

Un estado de la red, en la cual se genera la serial de indicaci6n de defecto remoto (RDI)

Un estado de la red, en la cual se genera la serial de indicaci6n de defecto remoto (RDI)

El tamario del bloque se bas6 en la determinaci6n del error de bloque.

Indica el número de bloques entre estas celdas OAM y las pasadas, para Io cual EDC son enviadas en los siguientes octetos

indica el número de celdas entre esta OAM y la pasada

permite identificaci6n de celdas, verifica la recepcibn y puede permitir generar mensajes de perdida

un campo actualmente inusual, contiene el patrbn ‘O1 101010, reservado para usos futuros.

Una serial usada para alertar al equipo en la direcci6n de la transmisi6n que una alarma ha sido detectada en la seccidn de transmisi6n

una seiial regresa al final del envío distante cuando un LOC o LOM es detectado

una serial utilizada para alertar la indicaci6n de alarma equipo en la direcci6n de transmisi6n que una alarma ha sido detectada en la ruta de transmisi6n

Una serial reporta violaciones a la del bloque paridad en los bloques, cuando detect6 al final de la distancia de la seccibn de transmisidn

Una serial reporta violaciones a la transmisi6n al final de bloqueparidad en los bloques, cuando detect6 al final de la distancia de la seccibn de transmisi6n

Una sefial regresa al final de la ruta de transmisibn envío cuando un LOC o LOM se detect6

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7 PLANEACION DE UNA RED ATM

7.1. Manejo de red ATM

Debido a la naturaleza asíncrona del ATM y la mezcla d e los requ erimientos del servicio de tráfico, las redes ATM plantean un Único desafío para el manejo de sistemas de redes. Aunque el modelo de protocolo de referencia y muchos estándares para ATM del ITU-T muestran y mencionan el manejo de capas y un pequeño trabajo para el manejo del plano (consiste de un plano de usuario B- ISDN, plano de control, y manejo del plano), ha sido direccionar esas necesidades en cualquier aspecto. El Foro ATM ha desarrollado muchas recomendaciones específicas y requerimientos para manejar redes ATM.

Todos los métodos para manejar redes ATM, muestran un uso extendido del ampliamente usado protocolo de manejo de red simple (SNMP), desarrollado para el Internet, para usar en el manejo de la red ATM. De hecho, se está poniendo ya a trabajar en algunas Breas. Por ejemplo, el Foro ATM usa el SNMP versión ~(SNMPVI), permite a los usuarios establecer sus propios PVCs en una red ATM. El SNMPv2, está siendo estudiado para usar en algunos puntos en el futuro, pero puede ser muy pronto.

Una base del manejo de información (MIB) para usarse con SNMP ATM ha sido desarrollado y llamado interface provisional local de manejo (ILMI) por el Foro ATM. Entonces los conceptos de SNMP y MIB son relativamente nuevos, especialmente para organizaciones sin protocolos TCP/IP de conexiones de Internet, algunos detalles funcionales en SNMP y MIB están en orden.

7.2. SNMP y el MI6

SNMP fue desarrollado en 1987 principalmente para manejar los ruteadores en la Internet. Dividía las necesidades fundamentales para un estándar (no propio) era un mktodo de manejo de equipo de diferentes vendedores con diferentes funciones, esto hizo lo más efectivo, que rápidamente llegara a ser un estándar popular para manejar cualquier dispositivo de red. Actualmente el SNMP se encuentra en los módems, CSUs/DSUs, “hubs” y más, y por supuesto en todos las redes basadas en ruteadores TCP/IP. Una nueva y poderosa versión de SNMPvl, conocida como SNMPv2, fue estandarizada en 1993 pero la realización y desarrollo del hardware y software del SNMPv2 ha sido muy lento, en parte debido al éxito del SNMP original en el área de administración de redes.

SNMP trabaja creando software para la administración de la red, con una base de datos de información en el dispositivo administrador. Descrito por una base de administración de información (MIB). Está base de datos es accesada por un dispositivo agente de software SNMP, usualmente instalado en el dispositivo por

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un vendedor antes de la venta al cliente. Técnicamente el MIB es una pieza de papel. El MIB define varios campos y valores de que el agente de software debe de guardar para el dispositivo de manejo. Una vez que el MI6 es compilado, y ejecutado en un dispositivo activo de red y que los campos del MIB han tomado valores únicos para el dispositivo, el MI6 debería llamarse un objeto. Sin embargo, el uso del término MIB, para describir la especificación de la base de datos y su realización en el dispositivo de administración es casi universal, ya que el término objeto es raramente escuchado.

SNMP es esencialmente un protocolo de pila de aplicación del TCP/IP que permite al agente saber cual “entrada” en el MIB, requiere el administrador de software del SNMP. El software administrador, realiza esto mandando, vía el protocolo SNMP, un mensaje con un identificador para la entrada particular del MIB.

Los usuarios que usan el SNMP pueden usar etiquetas, y substitutos alfanuméricos para un identificador específico por algo llamado la estructura de árbol de administración de información (SMI).

La relación entre MIBs, objetos, SNMP y agentes es un bit de confusión, pero es algo importante. En la figura 7.3.1, muestra una simple mirada como trabajan juntos en la administración de la red. El agente de software del SNMP corre en el dispositivo de la red ATM. Este ha accedido a los objetos de la base de datos, los cuales son los valores actuales de las entradas de la base de datos. El MIB es la definición de la base de datos, pero cuando esta se está corriendo como software, el MIB forma un grupo de objetos. El vendedor puede retirar esto a los compradores del equipo o publicar el MIB privado, pero el MIB privado usualmente direcciona aquellas cosas como una fuente de poder y dispositivos que fallan.

En otras palabras, los MlBs privados son para bajo nivel, especificaciones de hardware de administración de red, y realmente pertenecen al dominio del vendedor.

1 I

software del Administrador de

Agente

Objeto

Administrador: Dispositivo de Red ATM Yhora sé que hay 9,546 celdas en este PVC el dia de hay“

SNMP y el MIB Figura 7.1.3

70

Claramente, el MIB es la llave a todo esto: sin definición no hay objeto y no hay información disponible acerca de esto. Un estándar del MIB se necesita para hacer a todos los equipos de los vendedores igualmente manejables. Las definiciones del MIB son escritas en un lenguaje especial conocido como: notación de síntesis abstracta (ASN 1) la cual es una construcción estándar del nivel 6 del IS0 (nivel de presentación). Esto es usado para hacer que cualquier vendedor pueda implementar el módulo ejecutable MIB en cualquier lenguaje o código de formato tan largo como el compilador MIB usado pueda entender un ASNl.

7.3. lnteroperabilidad del equipo ATM

La interoperabilidad es siempre un asunto importante en cualquier tecnología. La interoperabilidad, simplemente permite que el equipo de un vendedor A, pueda ser conectado a un equipo de un vendedor B sin mayores problemas, tan amplio como las funciones soportadas por cada uno que le corresponda. Siempre hay menores problemas, entre dispositivos del mismo nivel del mismo vendedor, pero mayores problemas en este contexto permiten que un monto considerable de tiempo es derrochado (quizá días) imaginando justamente por qué los dispositivos no operan entre sí, y algunas veces no hay respuestas satisfactorias con los técnicos expertos de los respectivos vendedores involucrados, pero estos eventos no son comunes.

Esta es una mayor razón atrás de la prisa por soporte de estándares en la comunidad de vendedores. Además dando entrada instantánea para nuevos productos, la interoperabilidad hace fácil para los clientes “mezclar y conectar” y comparar los equipos de diferentes vendedores. Usualmente los estándares implementados para asegurar interoperabilidad son estándares “abiertos” desde alguna organización internacional de estándares. Pero no necesariamente. Cuando un estándar conveniente no es disponible, muchas veces los vendedores tomarán los estándares populares. Los estándares populares están basados en un gran número de personas que piensa en la misma forma, y no porque sea un beneficio a una organización o que haya ventajas en cierto método sobre otros. DOS y Windows vienen a ser estándares en el mundo de las PCs, Unix en el mundo de las estaciones de trabajo.

Entendidamente, el Foro ATM, como un vendedor constituido de unas 500 compañías tiene un asunto real, que es producir y desarrollar servicios y, ofrecerlos por sus miembros que toman parte en más o menos igual nivel de características e interoperabilidad. Ningún miembro necesita otro método propio para producir alguna función que le pueda dar ventaja en el mercado. Los productos y servicios deben competir en separar el mercado basado en sus méritos y no en su exclusividad.

Por consiguiente, el Foro ATM ha hecho pasos para asegurar la interoperabilidad entre los diferentes vendedores de dispositivos ATM. Propuestas actuales

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requieren de una organización miembro para aceptar el dispositivo (o software o, implementación de servicio) para que el Foro ATM pruebe la interoperabilidad. Una organización puede llevar a cabo su propia prueba de control de calidad, incluyendo pruebas de interoperabilidad, si es así elegido.

El Foro ATM utiliza algunas veces una proforma llamada PlCS (“protocol implementation conformance statement”). Hay un número de formas que usan la proforma PICS, que pueden ayudar a los clientes en lo que concierne a la interoperabilidad del ATM. Primero, los clientes pueden ser más pacientes con la confianza si se hace común la práctica de probar PICS. Segundo, un cliente puede preguntar a dos vendedores de equipo ATM por una copia de su proforma de PlCS en un dispositivo en particular. La interoperabilidad puede, entonces, ser simplificada, comparando las dos características en listadas y ver si son efectivamente soportadas cada una de ellas.

Muchas de las interfaces de capa física, la capa ATM misma, y el protocolo de señalización, todas tienen sus propios PlCS de datos.

7.4. Red ATM y TMN (Red de Manejo de Telecomunicaciones)

Las funciones de operación y mantenimiento, definidas para redes ATM son designadas de acuerdo a los principios del Manejo de Redes de Telecomunicaciones (TMN). Este es un concepto y una serie de estándares técnicos definidos por ITU-T, los cuales permiten un amplio rango de diferentes tipos de redes de telecomunicaciones y dispositivos para ser manejados por una red de sistemas múltiples de manejo.

Para el manejo de dispositivos y estandarizaciones de una red, un medio para dividir la información entre ellos, es que los componentes de la red se vean como un conjunto y puedan ser mejor coordinados. Por ejemplo, con alarmas de falla, pueden ser más fácilmente consolidadas y analizadas las causas desde raíz. Cuando los sistemas de manejo de red son aislados, son usados para componentes individuales de red, una falla en la línea de transmisión resultará en alarmas que han sido generadas por los sistemas de manejo de red, tanto de componentes de transmisión como componentes de conmutación.

El elemento clave del TMN es la interface-Q usada entre los componentes de red y su sistema de manejo de red y el CMlP (protocolo de interface de manejo común). Esto define un número de procedimientos estándares, permitiendo el manejo de sistemas de red para monitorear y controlar elementos de red. Específicamente, los estándares de red definen las siguientes funciones de manejo: 0 Desempeño de monitoreo. 0 Detección de defectos y fallas por el continuo monitoreo y generación de

alarmas como se requieran.

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0 Reconfiguración de la red y sistemas, permitiendo por ejemplo, facilidades en

0 Localización de desperfectos. cambios a la reserva en tiempos de falla de la red.

En suma a las interfaces TMN, algunos, cercanamente, equipos ATM ofrecen algo parecido a SNMP(“simp1e network management protocol”), entonces es la base del ILMl (“interim local management interface”), definido por el Foro ATM para uso en el UNI. El ILMl permite el manejo de objetos manejado por UN1 (interruptores, dispositivos, parámetros, etc.) los cuales corresponden a funciones en el UN1 y se pueden controlar a través de manejo de objetos y manejo de base de información (MIB), hecho por UNI.

En el futuro el trabajo de estandarización será parecido a emigrar al protocolo CMlP (probablemente por la integración de ciertos procedimientos de SNMP). En suma un enorme monto de trabajo debe ser aplicado a la definición del estándar MIB de manejo de objetos, relevante a redes y dispositivos de ATM. Sin esas definiciones será imposible desarrollar las herramientas necesarias para el manejo de la red como una totalidad. Por el momento esas definiciones todavía son pobres.

Y’ -1 I - UN1 privada ILhA UN1 Pública 8-IC1

Dispositivo Red Privada Red Pública ATM ATM ATM

Figura 7.4

Red Pública ATM

La figura 7.4, ilustra no solamente ILMI, sino también otras interfaces de manejo de red que han sido desarrolladas por el Foro ATM. Así como ILMl (el cual es definido dentro del Foro ATM en el UN1 v3.1), las interfaces-M3-y M4(para manejo de clientes de red y para manejo de operadores de red de redes públicas, respectivamente).

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7.5. Objetivos del manejo de redes corporativas

Diseñadores corporativos y directivos de redes se preocupan por costos y eficiencia. Aquellos en este grupo quienes han sido escaramuzas a lo largo de las fronteras del avance de redes, están conscientes de otros requerimientos que permitirán a las corporaciones obtener mejores servicios y valoren más el ancho de banda que ellos compren.

El potencial de la tecnología de ATM, está considerado en el contexto de las experiencias de la red, sugerencias adicionales a necesidades potenciales (inmediato y sobre mayores tbrminos). Esas diferentes clases de metas están sintetizadas en los Diez Requerimientos, los cuales pueden ser divididos en tres encabezados:

Requerimientos fundamentales: 1. Disponibilidad 2. Fiabilidad y Servicio 3. Consultable 4. Desempeño 5. Correspondencia

Consideraciones de costos: l . Costo bajo del sistema 2. Costos de operación reducidos

Asuntos de manejo: 1. Reacción y Diagnóstico 2. Modelando pro-actividad integrada 3. Flexibilidad.

7.6. Desempeño

Cuando los clientes consideran una nueva tecnología de red, sus expectaciones iniciales son concentradas principalmente en como se lleva a cabo su ejecución o desempeño, expresado principalmente en ancho de banda. Después de todo, si &te no es rápido ¿Por qué molestarse? Como se ha notado, las implementaciones en la capacidad de ancho de banda, son entre otras, las distinciones más importantes en la idea de la red ATM. Actualmente, sin embargo, las demandas para ejecutar estas implementaciones son tan buenas cualitativamente como cuantitativamente. Como sabemos, usuarios de corporaciones están adoptando incrementadamente aplicaciones basadas en la visualización que requieren la transmisión de imágenes, sonido e imagenes en movimiento así como la transmisión de voz y datos.

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La ejecución, como la realización, no son medidas absolutas. Esto está afectado por un gran número de influencias que extienden bastante el rango de capacidades de la arquitectura de la red o de su circuitería. La medición de la ejecución en términos de capacidades de equipo, las cuales en principio deben de ser de dimensión pequeña, es de hecho muy difícil. La aparente capacidad de respuesta de un conmutador, por ejemplo, puede ser reflejado ambiguamente en su actual habilidad para mover tráfico que es estructurado por un protocolo especifico.

El ancho de banda por si solo no es realmente una muy buena medición. En principio, una supercarretera de cuatro carriles debería tener dos veces el ancho de banda de una de dos carriles.

Es difícil desarrollar medidas (criterios de ejecución relativos, usualmente expresados numéricamente), para redes. En computación, los estándares pueden medirse en la salida o en el tiempo requerido para completar una petición en particular. Las redes son muy variadas. ¿Habrá alguna medida de productividad en términos de tiempo o costo por pagina estándar o por minuto?. La última prueba de ejecución esta a nivel del “mouse”, en los juicios subjetivos de usuarios individuales. La tolerancia de una ejecución capaz de trabajar de manera mediocre puede significar un día fácil para los administradores de redes, pero no es siempre la mejor medida de eficiencia aceptable. La ejecución que parezca revolucionariamente placentera para usuarios en compañías, industrias, o países acostumbrados a redes lentas y primitivas puede parecer inadecuado para otros usuarios con expectaciones más sofisticadas.

Las capacidades de realización para el monitoreo de redes puede llevarse acabo por medio de estándares de ejecución, pero estrategias de monitoreo requieren implementaciones extensivas antes de que puedan ejecutar evaluaciones aceptables. Si el desempeño es una medida en términos de la calidad de servicio -video, voz, datos y requerimientos especiales- ¿Cada recepción satisface los niveles de servicio que requiere?.

La estandarización puede también implicar comparaciones separadas de una ejecución de red de alguna organización, con la ejecución de una red de alguna otra organización esto, en términos de unos cuantos objetivos y de criterios relevantes. Esto puede ser difícil por que algunas organizaciones considera esto como una propiedad de información. Los consultores, integradores de sistemas analistas de mercados pueden, si embargo, ser capaces de poner en practica características de este tipo.

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7.7. Correspondencia

Los tecnólogos están comprensiblemente inclinados a pensar primero en términos de su tecnología y entonces, como una consideración secundaria, usuario-utilidad y usuario-amistad.

Esto es claro que más medidas significantes por la cual operaciones de red son juzgadas, quiere decir tiempo de estabilidad. Las redes son herramientas complejas que tienen partes que interactúan entre sí. Si una de esas partes falla, la red puede experimentar una interrupción, o más significantemente un fuera de tiempo.

Las medidas tradicionales usadas para juzgar una operación en equipo son los tiempos de respuesta y el tiempo de reparación. Además las redes son muy complejas, el tiempo de reparación puede no ser un indicativo del tiempo de estabilidad de la red y restaurar la totalidad del ambiente operacional. El desafío en la planeación y manejo de la red es reconocer estas diferencias y enfocar en reducir el tiempo de estabilidad, no exactamente el tiempo de reparar.

7.8. Costos de Operación.

Los costos de operación actuales para las redes son altos. Se calcula que se lleva un gasto de $1 100 dólares (1 1 mil pesos) por año por cada PC en la red. Entonces, sobre la vida de servicio de un PC, los costos de operación excederán el costo propio de la PC. En nuestros días, las redes que típicamente están en crecimiento, son intensamente trabajadas. Este trabajo es aún más caro debido a que los especialistas están siendo necesitados para reparar o mantener cada tipo diferente de equipo. Las dimensiones más importantes de los costos de operación pueden no ser aparentemente tan buenas para una buena contabilidad y ahorro.

7.9. Costos de Red (Chargebacks)

Los costos de red y otros procedimientos que asignan el costo de red en divisiones y centros lucrativos de acuerdo al uso u otros criterios son una dimensión fundamental de las cuentas o rentabilidad de la red.

Esta información, complace las cuentas en el departamento de finanzas, quienes necesitan asignar costos de red entre ramas y funciones de soporte. Los directivos de la red, deben ver más allá de las funciones mecánicas. Ellos necesitan definiciones más amplias de retroalimentación, diagnóstico y rentabilidad. El medio hacia este fin, debe ser comprendido monitoreando la red. Las opciones pueden ser consideradas, y el directivo puede evaluar las consecuencias de acciones de direcciones alternativas. Esto no es un simple balance a realizar. El monitoreo

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aumenta gastos y si el acarreo es muy distante, puede impactar sobre la capacidad para acarrear los datos, que es el trabajo real de la red.

Los procedimientos de costos, tienen en muchos casos las herramientas usadas para adquirir retroalimentación de la red. Esta no es la mejor manera de llevar a cabo esto o igualmente adecuado. Los directivos y departamentos de finanzas insisten que los vendedores den capacidades de rentabilidad, sin embargo algunos vendedores responden con paquetes útiles. Desafortunadamente muchos directivos no conocen cómo usar esas facilidades efectivamente, para propósitos que vayan más allá del costo de la red.

7.10. Flexibilidad

La flexibilidad sólo es vista por los administradores de red, pero también es muy importante para los usuarios; lo que la hace doblemente importante para los administradores.

Los administradores deben conocer los requerimientos que los usuarios necesitan para diferentes clases de servicio.

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