A tecnologia ATM
Em 1990, no encontro de Matsuayma, foram aprovadas doze recomendações que definem os serviços, a arquitetura em camadas para redes ATM, funcionamento da rede e operacionalidade e manutenção da mesma.
O objetivo principal dos pesquisadores do ITU-T era desenvolver um novo serviço de transporte digital e de alta velocidade e que atendesse todos os serviços, atuais e futuros, de uma forma integrada.
A tecnologia ATM é uma técnica de transferência baseada em pacotes de tamanho fixo denominados células e estruturado segundo conexões de canais e rotas virtuais que podem ser multiplexadas de forma dinâmica em um mesmo meio físico.
Capaz de suportar diferentes tipos de serviços para atender a diferentes tipos de tráfego (voz,dados,imagens e vídeo) em um mesmo enlace físico e a altas velocidades de transmissão. Foi projetada para operar sobre os modernos sistemas de telecomunicações como o SDH/SONET, além disso permite uma integração LAN/WAN sem problemas de interoperabilidade.
Arquitetura ISDN
Este modelo apresenta uma estrutura em três planos:
- O plano usuário: responsável pela transferência de informações de usuário
- O plano de controle: responsável pelas funções e protocolos de sinalização entre os diversos objetos gerenciados.
- O plano de gerenciamento: responsável pela manutenção da rede e responsável pelo estabelecimento das conexões e pelo gerenciamento de todos os níveis (incluindo o plano de usuário e controle)
Hierarquia de transporte
A camada ATM e a camada Física constituem a hierarquia de transporte ATM, enquanto a camada de Adaptação (AAL) e as camadas superiores constituem a hierarquia de aplicação.
Os protocolos da hierarquia de transporte se comunicam entre os equipamentos terminais de usuários (Terminal Equipament - TE) e o nó da rede através da interface UNI (User Network Interface) ou entre dois nós através da interface NNI (Network Network Interface). Os protocolos da hierarquia de aplicação se estabelecem fim a fim entre os equipamentos de usuários (TE). Desta forma a interface UNI corresponde à interface entre uma estação terminal (TE) e a rede, a interface NNI corresponde à interface entre dois equipamentos de rede
Camadas ATM
A camada física é dividida em dois subníveis: Transmission Convergence (TC) e Physical Medium (PM)
O subnível transmission Convegence tem como funções:
- Geração e recuperação de frames de transmissão
- Empacotamento de células ATM em frames
- Delimitação de células
- Geração e recuperação do byte HEC das células ATM
- Controle Genérico de Fluxo (GFC) da UNI
O subnível Physical Medium tem funções associadas a métodos de acesso a mídia e temporizações.
Na camada ATM, responsável pelos serviços e funções que constituem a rede de transporte ATM, encontramos três elementos básicos: a célula ATM, a rota virtual (Virtual Path - VP) e o canal virtual (Virtual Channel - VC).
As funções desta camada, especificadas pela recomendação I.150, incluem:
- Controle de fluxo genérico
- Multiplexação / demultiplexação de células
- Tratamento dos cabeçalhos das células
- Roteamento das células baseadas nas informações do cabeçalho.
A camada de Adaptação é dividida em dois subníveis: Segmentation and Reassembly Sublayer(SAR) e Convergence Sublayer(CS)
- O subnível SAR contém funções de reagrupamento e segmentação das informações da camada superior em células ATM
- O subnível CS contém funções de agrupamento das informações da camada superior.
Formato da Célula ATM
A célula ATM cotem 53 bytes sendo que 48 bytes constituem o campo de informação de usuário e 5 bytes fazem parte do cabeçalho. As células são comutadas na rede com base na informação de roteamento que está dentro das células.
Identificadores VCI (Virtual Channel Identifier) e VPI (Virtual Path Identifier) são os campos necessários para que os comutadores possam efetuar a comutação das células.O encaminhamento das células ocorre a partir da informação contida nos campos de VPI e VCI.
O campo do Payload Type Identifier - PTI identifica o tipo de informação contida na célula e se a célula passou por elementos congestionados durante o trajeto.
O campo Cell Loss Priority - CLP define um mecanismo de prioridade no descarte de células pelos comutadores. As células com o bit de CLP setado são células de baixa prioridade e poderão ser descartadas pela rede, enquanto que células de alta prioridade, ou seja, com o bit CLP não setado não serão descartadas a medida do possível.
O campo Header Error Correction - HEC é utilizado para a verificação de erros de transmissão. O HEC permite à camada física a verificação da integridade do cabeçalho através da detecção e correção de erro de cabeçalho e delimitação de células.
O campo Generic Flow Control - GFC é usado em funções de controle de tráfego entre estação terminal e rede, aparecendo somente no cabeçalho das células UNI.
Comutação ATM
A comutação na camada ATM ocorre em dois níveis: canal virtual (VC) e rota virtual(VP). O processo de estabelecimento de uma rota virtual (VP) decorre do processo de estabelecimento de uma conexão de canal virtual (VC) individual.
Uma conexão virtual (Virtual Channel Conection -VCC) fornece um caminho de transferência de células ATM fim a fim entre usuários. A cada ponto de terminação é associado um único identificador de conexão (Virtual Channel Identifier - VCI). Um VCC, por sua vez, consiste de uma concatenação de um ou mais canais virtuais VCLs (Virtual Channel Link), sendo que o VCI é constante dentro de um VCL, mudando apenas nos pontos de comutação.
As células chegam a um comutador através de uma VCL, este deve saber encaminhar a célula através dos campos VCI e VPI contidos no cabeçalho para encaminhar a célula à próxima VCL do caminho estabelecido por uma VCC. Em uma rede ATM as células são transportadas através de conexões utilizando-se uma técnica chamada label switching (comutação por rótulo), onde é colocado um rótulo no cabeçalho de cada célula, desta forma, o pacote não precisa conter de forma detalhada seu endereço de destino. Com esta técnica uma unidade de comutação recebe em uma de suas portas uma célula contento de um rótulo de roteamento. Usando uma tabela de roteamento a unidade de comutação relaciona a porta e o rótulo de chegada com a porta e o rótulo de saída. O comutador substitui o rótulo de chegada por um novo e passa a célula adiante, sendo este processo feito repetitivamente até chegar ao seu destino final.
Devido ao grande volume de processamento nos comutadores causado pela associação de entradas a cada VCC nas tabelas de roteamento, utiliza-se a técnica na qual várias VCCs sejam roteadas pelos mesmos caminhos em determinadas partes da rede. Desta forma a conexão de uma rota virtual ( Virtual Path Conection - VPC) é um conjunto de VCCs comutadas em conjunto, diminuindo o volume de processamento nos comutadores. O VPC fornece um caminho para todos os VCLs que partilham dois pontos finais VPC que podem ser entre um ponto final de usuário e um comutador VC ou entre dois comutadores VC. Logo, uma VPC consiste de uma concatenação de VPLs (Virtual Path Link), sendo que o VPI (Virtual Path Identifier) é constante dentro de um VPL.
Então, o campo VPI (identificador de caminho virtual) identifica o VCL em cada comutador e o campo VCI (identificador de canal virtual) identifica de qual conexão dentro da VPL está célula faz parte.
O plano de sinalização e controle é responsável pela sinalização necessária para a ativação, supervisão e desativação de conexões ATM ou conjunto de conexões ATM entre dois ou mais participantes. Os serviços em ATM podem ser classificados a partir de uma lista de parâmetros de requisitos de qualidade de serviço (quality of service - QoS), onde criamos um modelo para os diversos serviços. Segue abaixo algumas das funções de sinalização:
- Controle de admissão de conexões controlando os recursos de rede e garantindo a QoS especificada.
- Policiamento para que se respeite o acordo realizado no estabelecimeto da conexão
- Controle de congestionamento
As funções OAM (Operating Administration and Managment ) da camada ATM cobrem: configuração, detecção de falhas, taxação de serviços, segurança e gerenciamento e supervisão de performance. A estrutura geral de uma PDU-OAM é formada por uma única célula ATM, através da qual são executadas funções de OAM e de gerenciamento.
As funções de gerenciamento cobrem áreas como: gerenciamento de falhas, gerenciamento de performance e ativação e desativação de entidades. Em relação às funções de OAM, atualmente estão definidas 5 funções:
- monitoramento de performance
- detecção de falhas e defeitos
- proteção de sistema
- informação sobre performance ou falha
- localização de falhas.
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