IP, ATM, Sonet, WDM

1
Por favor,apagar celulares
2
Protocolos de comunicaciones
Grupo 1
Cristián González M. Rodrigo Muñoz
L. Comunicaciones por Fibra Óptica
II Semestre -
2004
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Motivación

• Desde el punto de vista de las de redes de
  computadores, los protocolos son grupos de
  políticas que regulan las comunicaciones entre
  las diferentes capas del modelo OSI.
• Los protocolos que se tratarán se encuentran
  ubicados en las capas 1, 2 y 3 del modelo OSI.

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Contenido

• Protocolo capa 3
• IP
• Protocolo capa 2
• ATM
• Protocolos capa 1
• SONET/SDH
• WDM

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Contenido

• Funcionamiento conjunto
• IP over WDM
• Resumen

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Protocolos de comunicaciones
IP
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IP (Internet Protocol)

• Creado en 1981 por DARPA (Defense Advanced
  Research Project Agency).
• Diseñado para interconectarredes switcheadas de
  carácter heterogéneo, pero es best effort.
• Además permite
• Fragmentación y reensamble
• Base para enrutamiento

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IP (Internet Protocol)

• Datagrama IP
• El esquema del datagrama es similar al empleado
  en la capa de enlace de datos (2) del modelo OSI.

Encabezado
Datos
Dirección IP origen
Extras
Dirección IP destino
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IP (Internet Protocol)

• Fragmentación y reensamble
• Como se conectan redes heterogéneas, no todas
  tiene el mismo MTU (Maximum Transmission Unit).
• Cuando no es posible mantener el datagrama
  completo, éste se fragmenta para poder cumplir
  con el MTU de la red a la cual ingresa.

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IP (Internet Protocol)

• Base para enrutamiento
• Como las direcciones IP son globales, es posible
  utilizar este protocolo para direccionar una
  máquina en forma única.

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IP (Internet Protocol)

• Dirección IP
• La dirección IP es un conjunto de 32 bits
  agrupados en 4 octetos.
• El direccionamiento es jerárquico y el elemento
  encargado de hacer esta distinción es la máscara
  de red.

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IP (Internet Protocol)

• Dirección IP (máscara de red)

255.255.255.192
192.168.200.69
11000000.10101000.11001000.01000101
11111111.11111111.11111111.11000000
11000000.10101000.11001000.01000000
192.168.200.64
Dirección de subred
13
IP (Internet Protocol)

• Dirección IP (máscara de red)

255.255.255.192
192.168.200.69
11000000.10101000.11001000.10000101
00000000.00000000.00000000.00111111
00000000.00000000.00000000.00000101
0.0.0.5
Dirección del host dentro de la subred
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Protocolos de comunicaciones
ATM
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ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• Se da a conocer a finales de la década del 80
  como una solución para las redes ISDN de banda
  ancha.
• Sus principales características
• Datagramas de tamaño fijo (celdas)
• Red orientada a la conexión
• Nodos con capacidades limitadas (switches)
• Soporta todo tipo de protocolos superiores e
  inferiores

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ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• Celda ATM
• Es el equivalente a un datagrama pero de tamaño
  fijo (53 bytes).
• Su tamaño resultó de un compromiso entre lo
  óptimo para voz y datos.
• El tamaño fijo permite su procesamiento por
  hardware.

Encabezado 5 bytes
Datos 48 bytes
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ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• Celda ATM

Datos
Encabezado

• A diferencia de IP, en ATM las celdas no se
  encapsulan con las direcciones de fuente y
  destino
• VPI Virtual Path Identifier
• VCI Virtual Channel Identifier

VPI
Extras
VCI
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ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• Conexión ATM
• Para transmitir información, debe establecerse
  una ruta previamente, formada por VCs (Virtual
  Channels).
• Todas las celdas siguen la misma ruta.

Enlace físico
Virtual Path (VP)
E1 (2 Mb/s) E3 (34 Mb/s) STM-1 u OC-3c (155
Mb/s) STM-4 u OC-12c (622 Mb/s)
Virtual Path (VP)
Cada VP tiene múltiples VCs
El VC es el camino lógico entre hosts en la red
ATM
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ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• Switch ATM
• El conmutador dirige las celdas según el VPI/VCI
  y el puerto de entrada.
• Los VPI/VCI se fijan al crear el VC.
• En general los VPI/VCI de un circuito cambian en
  cada salto de la celda en la red.

Tabla de envío
20
ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• Funcionamiento de un switch ATM

6
4
2
9
4
5
2
4
5
1
2
9
6
4
3
Tabla de envío
2
9
2
9
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ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• Adaptabilidad ATM
• El Modelo ATM cuenta con 3 capas
• AAL (ATM Adaptation Layer
• ATM (Asynchronous Transfer Mode)
• PL (Physic Layer)
• Le permite procesar cualquier protocolo y
  transportarse en cualquier medio físico.

AAL ATM Adaptation Layer
ATM Asynchronous Transfer Mode
PL Physic Layer
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ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• AAL (ATM Adaptation Layer)
• Se encarga de adaptar los datos recibidos al
  formato de 48 bytes de las celdas ATM. La capa
  AAL tiene dos subcapas...

AAL ATM Adaptation Layer
ATM Asynchronous Transfer Mode
CS Convergence Sublayer
PL Physic Layer
SAR Segmentation And Reassembly
23
ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• AAL (ATM Adaptation Layer)

24
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
25
ATM (Asynchronous Transfer Mode)

• Direcciones ATM
• La dirección ATM es un conjunto de 20 bytes.
• Presenta varias características
• Jerárquico
• Delimitación fija
• Formato variable
• Sólo se emplea para generar los VC.

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SONETSDH
Protocolos de comunicaciones
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SONET/SDH
Synchronous Optical NETwork Synchronous Digital
Hierarchy

• Surgen en la década del 80 como una
  estandarización de las transmisiones digitales
  ópticas sincrónicas.
• Sus principales características
• Implementan TDM (Time Division Multiplexing) en
  forma sincrónica y jerárquica
• Utilizan punteros para demultiplexar fácilmente
• Soporta todo tipo de protocolos superiores e
  inferiores

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SONET/SDH
Synchronous Optical NETwork Synchronous Digital
Hierarchy

• Trama SONET/SDH
• Su duración es fija, 125 µs (8000 tramas por
  segundo)

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SONET/SDH
Synchronous Optical NETwork Synchronous Digital
Hierarchy

• Tramas SONET

T1
T1 . .
Codificador
Conversor electro-óptico
STS-1
STS-3
T1
STS-1
OC-12
STS-12
STS-3
T3
STS-3
STS-1
STS-3
Multiplexor 31
Multiplexor 41
Tramas SONET
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SONET/SDH
Synchronous Optical NETwork Synchronous Digital
Hierarchy

• Tramas SDH

E3
E1 . .
Codificador
Conversor electro-óptico
STM-1
E1
STM-4
E3
STM-1
OC-48c
STM-4
STM-16
E3
STM-4
STM-1
E3
STM-4
STM-1
Multiplexor 41
Multiplexor 41
Tramas SDH
31
SONET/SDH
Synchronous Optical NETwork Synchronous Digital
Hierarchy

• Capas de SONET
• SONET divide la capa física en 4 subcapas
• PAL (PAth Layer)
• LL (Line Layer)
• SL (Section Layer)
• PHL (PHotonic Layer)

PAL PAth Layer
LL Line Layer
SL Section Layer
PHL Photonic Layer
32
SONET/SDH
Synchronous Optical NETwork Synchronous Digital
Hierarchy

• Capas de SONET

PHL
SL
LL
PAL
T1
T1 . .
Codificador (scrambler)
Conversor electro-óptico
STS-1
STS-3
T1
STS-1
OC-12
STS-12
STS-3
T3
STS-3
STS-1
STS-3
Multiplexor 31
Multiplexor 41
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Protocolos de comunicaciones
WDM
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WDM
(Wavelength Division Multiplexing)

• Surge a finales de los 80, como solución a la
  escasez de ancho de banda y las limitaciones de
  velocidad dadas por la electrónica.
• Sus principales características
• Aumenta la capacidad de la fibra
• Soporta cualquier tipo de sistema de transmisión
  de las capas superiores
• Permite usar la longitud de onda como otro
  parámetro en el diseño de redes de comunicación

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WDM
(Wavelength Division Multiplexing)

• Qué es WDM?
• Es equivalente a FDM (Frecuency Division
  Multiplexing).
• El ancho de banda disponible se divide en canales
  de ancho de banda menor.
• Es posible transmitir varias señales por una
  misma fibra

36
WDM
(Wavelength Division Multiplexing)

• Tipos de WDM
• Aunque WDM es una técnica de multiplexión,
  existen varios tipos normados...

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Protocolos de comunicaciones
Unión
38
La Unión

• La versatilidad de los protocolos anteriores ha
  permitidos emplearlos en conjunto
• Globalidad de IP
• Rapidez de ATM
• Eficiencia temporal de SONET/SDH
• Eficiencia espectral de WDM

39
La Unión

• El uso concatenado de los protocolos vistos
  anteriormente ha permitido montar IP sobre WDM.

IP
ATM
SONET/SDH
WDM
Enlace óptico
40
La Unión

• El excesivo overhead y las limitaciones del plano
  eléctrico han motivado la evolución de IP sobre
  WDM.

IP
IP
ATM
SONET
SONET
IP
WDM
WDM
WDM
Enlace óptico
41
Protocolos de comunicaciones
Resumen
42
Resumen

• IP (capa 3)
• Orientado al datagrama, best effort y asíncrónico
• Direccionamiento global y jerárquico
• Interconecta redes heterogeneas
• Inteligencia de ruteo
• ATM (capa 2)
• Orientado a la conexión y asíncrónico
• Direccionamiento global y jerárquico (sólo
  empleado en establecimiento de conexiones)
• Soporta todo tipo de protocolos superiores e
  inferiores
• Rapidez de encaminamiento

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Resumen

• SONET/SDH (capa 1)
• TDM sincrónico y jerárquico
• Utiliza punteros para facilitar demultiplexión
• Soporta todo tipo de protocolos superiores e
  inferiores (ideado para fibra óptica)
• WDM (capa 1)
• FDM asincrónico
• Implementable de varias formas según la evolución
  de las fibras ópticas
• Soporta todo tipo de protocolos superiores e
  inferiores

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Resumen

• Unión
• La versatilidad de los protocolos mencionados
  permitió implementar IP sobre WDM
• Globalidad de IP
• Rapidez de ATM
• Eficiencia temporal de SONET/SDH
• Eficiencia espectral de WDM
• El excesivo overhead y las limitaciones impuestas
  por la electrónica ha llevado a disminuir las
  capas intermedias entre IP y WDM.

45
Preguntas