Introdu

1
Introdução à Tecnologia ATM

• Marco Antônio Chaves Câmara
• LOGIC Engenharia Ltda
• mcamara_at_logicsoft.com.br

2
Agenda do Tutorial

• Aplicações Banda Larga
• Introdução ao ATM
• Configuração e Modelo de Referência
• As Camadas
• Outras Características

3
Aplicações Banda Larga

• Sistemas de Comunicação Típicos
• O que é banda larga ?
• Tipos de serviço
• Classes de Tráfego
• Tipo de serviço define requisitos do meio de
  comunicação
• Redes hoje Aplicações para banda larga

4
Sist. de Comunicação Típicos

• Voz
• Rede telefônica
• Transmissão de Dados
• Redes de pacotes
• Vídeo
• TV a cabo e broadcast
• Para unificar os ambientes ?

5
Que é Serviço de Banda Larga ?

• Todo serviço que exige canais de comunicação
  capazes de suportar taxas superiores às taxas
  primárias do RDSI-FE
• Chamada também de broadband
• Acesso Primário RDSI-FE (Redes Digitais de
  Serviços Integrados - Faixa Estreita)
• T1 1,544 MBps
• E1 2,048 MBps
• Também chamada de B-ISDN

6
Serviço Conversacional

• Transferência fim-a-fim em tempo real
• Vídeo-conferência

7
Serviço de Recuperação

• Recuperação remota de informações
• Vídeo-texto, video-on-demand

8
Serviço de Mensagem

• Armazenamento temporário de mensagens
• Store-and-forward
• Não são em tempo real
• Correio de vídeo Correio multimídia

9
Serviço de Distribuição

• Sem controle
• Broadcasting cotação de bolsas, TV etc
• Com controle
• Acesso a documentos selecionados locação de
  vídeos

10
Características Específicas

• Longos
• Altas taxas
• Transferência contínua
• Sincronismo

11
Características Específicas

• Longos
• Serviços de Banda larga geralmente envolvem
  grande quantidade de informação.
• Altas taxas
• Transferência contínua
• Sincronismo

12
Características Específicas

• Longos
• Altas taxas
• Além da grande quantidade, as informações
  precisam ser entregues em um tempo reduzido.
• Transferência contínua
• Sincronismo

13
Características Específicas

• Longos
• Altas taxas
• Transferência contínua
• Alguns serviços exigem a transferência constante
  de informação, como no caso do áudio, por
  exemplo.
• Sincronismo

14
Características Específicas

• Longos
• Altas taxas
• Transferência contínua
• Sincronismo
• Exige-se que os tempos de apresentação
  correspondam ao tempo da origem, ou mesmo que
  dois tipos diferentes de informação estejam
  sincronizadas.

15
Um exemplo TV

• Televisão comum
• Normal 120 MBps
• Comprimido 3 a 6 MBps
• Televisão - estúdio
• Normal 216 MBps
• Comprimido 10 a 30 MBps
• Televisão de alta resolução
• Normal 1500 MBps
• Comprimido 20 a 30 MBps

Fonte IEEE Communications Magazine, Abril 1992
16
Classes de Tráfego

• CBR
• Rajadas (bursty)
• VBR

17
Classes de Tráfego

• CBR
• Constant Bit Rate
• Contínuo e constante
• Taxa média Taxa de pico
• Rajadas (bursty)
• VBR

18
Classes de Tráfego

• CBR
• Rajadas (bursty)
• Períodos de pico intercalados com silêncio
  (nenhum tráfego)
• Taxa média não tem significado
• VBR

19
Classes de Tráfego

• CBR
• Rajadas (bursty)
• VBR
• Variable Bit Rate
• Contínuo, porém variável

20
Tráfego por Aplicação

• Texto
• Imagem Fixa
• Áudio
• Vídeo

21
Tráfego por Aplicação

• Texto
• Bursty
• Baixa tolerância a erros
• Sincronismo não é crítico
• Imagem Fixa
• Áudio
• Vídeo

22
Tráfego por Aplicação

• Texto
• Imagem Fixa
• Bursty
• Sincronismo não é crítico
• Erros em imagens matriciais
• Erros em imagens vetoriais
• Áudio
• Vídeo

23
Tráfego por Aplicação

• Texto
• Imagem Fixa
• Áudio
• CBR
• Sensível ao sincronismo
• Sensibilidade média a erros
• Vídeo

24
Tráfego por Aplicação

• Texto
• Imagem Fixa
• Áudio
• Vídeo
• CBR
• Sincronismo crítico
• Baixa sensibilidade a erros

25
Aplicações Especiais

• Técnicas críticas para o tratamento de erros
• Compressão (eliminam-se dados desnecessários)
• Compactação (não se eliminam dados)
• Interpretação automática dos dados (medicina)
• Prioridade de perda
• Aplicação estabelece o que pode ser desprezado em
  situações críticas

26
Redes hoje Broadband

• Ausência de Sincronismo
• Dificuldades para tráfegos contínuos
• Desempenho cai com o aumento de tráfego

Ethernet
27
Redes hoje Broadband

• Tratamento de prioridades existe, mas não é
  perfeito
• Não há garantia de sincronismo
• Dificuldades para tráfego em rajada

Token Ring
28
Redes hoje Broadband

• Taxa de transferência elevada
• Não há garantia de sincronismo, exceto no FDDI II

FDDI
29
Agenda do Tutorial

• Aplicações Banda Larga
• Introdução ao ATM
• Configuração e Modelo de Referência
• As Camadas
• Outras Características

30
Introdução ao ATM

• Histórico
• Comutação Rápida
• RDSI-FL
• Limitações do STM
• SDH
• ATM - Solução ?

?
?
?
?
31
Histórico do ATM

• Integração de serviços surge quando as redes de
  telefonia evoluiram para a comunica-ção de dados
• Comutação de circuitos é substituída pela
  comutação de pacotes
• Multiplexação no tempo e transmissão síncrona. O
  TDM já previa integração dados/voz

32
Histórico do ATM

• RDSI introduz o conceito da comunicação digital
  de ponta a ponta
• Começa-se a analisar a integração da RDSI às
  redes atuais
• Frame-relay reduz o tempo de chaveamento, através
  da simplificação do processo
• Tecnologia cell-relay promete mais velocidade e
  integração facilitada

33
Histórico do ATM

• ATM Forum
• Criação em 1991
• Adaptive Corporation
• Cisco System, Inc.
• Sprint Corporation
• Northern Telecom Ltd.
• 1992 - 1ª Versão UNI
• 1993 - UNI 3.0
• 1994 - Classical IP and ARP over ATM (IETF)

34
Comutação Rápida

• A idéia
• Simplificar o trabalho da camada de enlace,
  passando suas funções para as camadas superiores
• Eliminar a camada 3 para o fluxo nominal.

Enlace
Rede
Rede
Física
35
Comutação Rápida

• Implementando
• Reduzem-se as funções das camadas 2 e 3
  ??controles passam a funcionar fim a fim
  (transporte)
• Informações de sinalização seguem por circuitos
  virtuais separados
• O roteamento é feito no momento da conexão
  (criação do circuito virtual).

Enlace
Rede
Rede
Física
36
Comutação Rápida

• Implementando
• Reduzem-se as funções das camadas 2 e 3
  ??controles passam a funcionar fim a fim
  (transporte)
• Informações de sinalização seguem por circuitos
  virtuais separados
• O roteamento é feito no momento da conexão
  (criação do circuito virtual).

Enlace
Rede
Rede
Física
37
A existência do link virtual vai garantir que,
após o estabelecimento da conexão, todas as
informações posteriores sejam encaminhadas sem
roteamento.
38
Comutação Rápida

• As técnicas
• Unidades de informação com tamanho variável
• Frame Relay
• Unidades de informação com tamanho fixo
• Cell Relay

Enlace
Rede
Rede
Física
39
RDSI-FL

• Faixa Larga
• Também conhecida como B-ISDN
• Baseada na tecnologia cell-relay
• Objetivos
• Oferecer gama ampla de serviços
• Interfaces de acesso padronizadas

40
Limitações do STM

• O que é STM ?
• Os canais
• Estruturas de Acesso
• Atendendo ao RDSI-FL

STM
41
O que é STM ?

• Synchronous Transfer Mode
• Linhas de transmissão são canais síncro-nos
  multiplexados no tempo (TDM)
• Modo de transferência utilizado pelo RDSI-FE
  (Seria possível usá-lo para o RDSI-FL ?)

42
Os canais

• Canal B 64 KBps
• Canal D 16, 64 KBps
• Canais H
• Canais Hierarquia(MBps)
• 2048 1544
• H0 384 KBps
• H1 1920 KBps 1536 KBps
• H2 32.768 KBps 43.00045000
• H4 132.032138.240

43
Estruturas de Acesso

• Acesso Básico
• Dois canais B um canal D (16 KBps)
• Taxa de 192 KBps
• Acesso Primário
• T1 23 canais B um canal D (64 K)
• E1 30 canais B um canal D (64K)
• Acesso com canais H ?
• Problemas de gerenciamento de canais
• Necessidade de alta velocidade no chaveamento de
  canais provocaria perda de performance

44
Atendendo ao RDSI-FL

• Se simplificarmos o chaveamento
• Perda da capacidade de transmissão dos canais
• Se utilizarmos totalmente os canais
• Chaveamento complexo causa perda de performance
• Esquemas alternativos novamente geram mais
  complexidade

45
SDH

• Hierarquias digitais
• Os diferentes padrões
• Unificação dos padrões
• SDH SONET

Synchronous Digital Hierarchy
46
Hierarquias Digitais
Sinais Básicos

• Confome mostrado na figura, diversos sinais
  básicos são multiplexados em cascata, com cada
  saída representando um nível hierárquico
  diferente
• Níveis hierárquicos superiores exigem meios
  físicos com maior banda de passagem
• Multiplexação normalmente não atende a um padrão
  muito claro (definida pelos fabricantes)

47
Os diferentes padrões

• Além dos problemas de padronização na
  multiplexação, existem diferentes padrões para as
  hierarquias
• Americana - T1
• Européia - E1
• Japonesa
• Trabalhos do ITU-T visavam a criação de uma
  hierarquia padrão para a NNI.

48
Os diferentes padrões

• Além dos problemas de padronização na
  multiplexação, existem diferentes padrões para as
  hierarquias
• Americana - T1
• Européia - E1
• Japonesa
• Trabalhos do ITU-T visavam a criação de uma
  hierarquia padrão para a NNI.

49
Os diferentes padrões

• Além dos problemas de padronização na
  multiplexação, existem diferentes padrões para as
  hierarquias
• Americana - T1
• Européia - E1
• Japonesa
• Trabalhos do ITU-T visavam a criação de uma
  hierarquia padrão para a NNI.

50
Os diferentes padrões

• Além dos problemas de padronização na
  multiplexação, existem diferentes padrões para as
  hierarquias
• Americana - T1
• Européia - E1
• Japonesa
• Trabalhos do ITU-T visavam a criação de uma
  hierarquia padrão para a NNI.

51
Os diferentes padrões

• Além dos problemas de padronização na
  multiplexação, existem diferentes padrões para as
  hierarquias
• Americana - T1
• Européia - E1
• Japonesa
• Trabalhos do ITU-T visavam a criação de uma
  hierarquia padrão para a NNI.

52
Os diferentes padrões

• Além dos problemas de padronização na
  multiplexação, existem diferentes padrões para as
  hierarquias
• Americana - T1
• Européia - E1
• Japonesa
• Trabalhos do ITU-T visavam a criação de uma
  hierarquia padrão para a NNI.

53
Unificação dos padrões

• Esforço do BBTG (BroadBand Task Group) do ITU-T
• O SDH seria padrão para a RDSI-FL
• A Bell havia criado um padrão para hierarquiais
  digitais e multiplexação

SDH
54
SDH SONET

• O padrão da Bell (SONET) é aprovado para a NNI, e
  depois para a UNI
• Taxa Básica de 51,84 MBps do SONET vira 155,52 no
  SDH

155,52 MBps
x3
51,84 MBps
x7
6,312 MBps
x3
x4
1,544 MBps
2,048 MBps
55
ATM - A solução ?

• Assynchronous Transfer Mode
• Baseada em pequenas células de 53 bytes
• Suporta diferentes tipos de tráfego, com alta
  taxa de transferência
• Escolhido como modo de transferência para a
  RDSI-FL

56
Agenda do Tutorial

• Aplicações Banda Larga
• Introdução ao ATM
• Configuração e Modelo de Referência
• As Camadas
• Outras Características

57
Config. de Referência
UNI
Rede

• Define o ambiente do usuário, ou melhor, a
  conexão do usuário à rede. Esta interface é
  chamada de UNI (User Network Interface)

58
Config. de Referência
B-TE1
B-NT2
B-NT1
B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

• Define o ambiente do usuário, ou melhor, a
  conexão do usuário à rede. Esta interface é
  chamada de UNI (User Network Interface)

59
Config. de Referência
B-TE1
B-NT2
B-NT1
B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

• Os blocos representam funções realizadas por
  equipamentos presentes no ambiente do usuário.

60
Config. de Referência
?
B-TE1
B-NT2
B-NT1
?
B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

• Entre os blocos estão os pontos de referência,
  que são as interfaces entre equipamentos. A
  interface com o usuário não é representada.

61
Config. de Referência
B-TE1
B-NT2
B-NT1
Rede
B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

• Do lado direito da figura, conecta-se a linha de
  comunicação, que interliga o ambiente de usuário
  ao resto da rede.

62
Config. de Referência
B-TE1
B-NT2
B-NT1
B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

• NT1 - Network Terminal 1
• Representa a camada 1 da rede
• Uma interface TB para conexão com NT2

63
Config. de Referência
B-TE1
B-NT2
B-NT1
B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

• NT2 MUX/DEMUX de células
• Permite a concentração de vários equipamen-tos,
  como podemos ver na figura

64
Config. de Referência
B-TE1
B-NT2
B-NT1
B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

• Interfaces S e T são definidas pela norma UNI
• É obrigatória a obediência aos padrões
  estabelecidos na norma

65
Config. de Referência
B-TE1
B-NT2
B-NT1
B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

• TE1 (Terminal Equipment) - terminal que aten-de
  às condições especificadas no ATM-UNI
• Não é necessária conversão para acesso ao NT2

66
Config. de Referência
B-TE1
B-NT2
B-NT1
B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

• TE2 - terminal que não atende às condições
  especificadas no ATM-UNI
• É necessária a conversão para acesso ao NT2

67
Config. de Referência
B-TE1
B-NT2
B-NT1
B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

• TA (Terminal Adapter) - Adapta a interface do
  terminal TE2 ao padrão UNI exigido pelo NT2.

68
Config. de Referência
B-TE1
B-NT2
B-NT1


B-TA
B-TE2
TB
UB
SB
RB

Pública
Privada
UNI
69
Modelo de Referência

• Define quatro planos
• Gerência Planos
• Gerência Camadas
• Controle
• Usuário

70
Modelo de Referência

• Gerência dos Planos
• Não está dividido em camadas
• Faz o gerenciamento de todos os planos, inclusive
  o próprio

71
Modelo de Referência

• Gerência das Camadas
• Trata do fluxo de informações de operação e
  manutenção de cada camada
• Gerenciamento de recursos e parâmetros de
  protocolos

72
Modelo de Referência

• Plano de Controle
• Sinalização de conexões
• Funções de controle

73
Modelo de Referência

• Plano do Usuário
• Dividido em camadas
• Transferência da informação propriamente dita
  entre os usuários

74
Agenda do Tutorial

• Aplicações Banda Larga
• Introdução ao ATM
• Configuração e Modelo de Referência
• As Camadas
• Outras Características

75
As Camadas

• Camada de Adaptação
• Camada ATM
• Camada Física

76
As Camadas

• Camada de Adaptação
• Primeira camada fim-a-fim no ATM
• AAL (ATM Adaptation Layer)
• Dividida nas subcamadas CS e SAR
• CS (Convergência)
• SAR (Quebra e Remontagem)
• Camada ATM
• Camada Física

77
As Camadas

• Camada de Adaptação
• Camada ATM
• Comum aos planos de controle e usuário
• Presente em todos os equipamentos da rede
• Não possui subcamadas
• Camada Física

78
As Camadas

• Camada de Adaptação
• Camada ATM
• Camada Física
• Comum aos planos de controle e usuário
• Presente em todos os equipamentos da rede
• Dividida nas subcamadas TC e PM
• TC (Convergência de Transmissão) e PM (Mídia
  Física)

79
A Camada Física

• Como ocorre a Transmissão
• A subcamada TC
• A subcamada PM

80
Como ocorre a Transmissão
TC recebe um fluxo de células
São inseridos os delimitadores
É gerado o HEC do cabeçalho
Os bits são en- tregues a PM
O fluxo é trans- formado em bits
Os bits são transmitidos
81
A subcamada TC

• Desacopla a taxa de transmissão da taxa de
  geração de células
• Geração e verificação do HEC
• Delineamento das células
• Embaralhamento

82
A subcamada TC

• Desacopla a taxa de transmissão da taxa de
  geração de células
• Preenchimento automático para tráfego bursty
• Geração e verificação do HEC
• Delineamento das células
• Embaralhamento

83
A subcamada TC

• Desacopla a taxa de transmissão da taxa de
  geração de células
• Geração e verificação do HEC
• Polinômio gerador X8 X2 X 1
• Erros no HEC causam descarte da célula
• Só a garantia de correção para erros em um bit
• Em fibra ótica, normalmente pode-se corrigir
• Delineamento das células
• Embaralhamento

84
A subcamada TC

• Desacopla a taxa de transmissão da taxa de
  geração de células
• Geração e verificação do HEC
• Delineamento das células
• Abandonadas as técnicas de padrão de bits e
  codificação inválida
• O HEC é usado para sincronismo
• Embaralhamento

85
A subcamada TC

• Desacopla a taxa de transmissão da taxa de
  geração de células
• Geração e verificação do HEC
• Delineamento das células
• Embaralhamento
• Realizado na parte de dados da célula. Mantém-se
  o cabeçalho intacto
• Evita seqüências indesejáveis (0s, 1s e HEC)

86
A subcamada PM

• Definida pelo ITU-T apenas para a NNI e interface
  TB da UNI
• Estudos do ITU-T procuram adequar a SB às redes
  locais já existentes
• Células
• SDH
• FDDI
• etc

87
A Camada ATM

• As funções da Camada
• Formato da Célula

88
As funções da Camada

• Adição e remoção do cabeçalho
• Chaveamento e encaminhamento
• Campos VPI e VCI do cabeçalho
• Meio Físico contém VPI que contém VCI
• GFC
• Controle Genérico do Fluxo
• Presente no cabeçalho apenas na UNI

89
Formato da Célula
Bytes
1
GFC
VPI
2
VPI
VCI

• ? Cabeçalho
• ? Dados

3
VCI
4
VCI
PT
CLP
5
HEC
48 bytes de dados
53
90
Formato da Célula
Bytes

• GFC - Generic Flow Control
• Apenas na UNI
• VPI - Virtual Path Identifier
• VCI - Virtual Channel Identifier
• PT - Payload Type
• CLP - Cell Loss Priority
• HEC - Header Error Control

1
GFC
VPI
2
VPI
VCI
3
VCI
4
VCI
PT
CLP
5
HEC
48 bytes de dados
53
91
Formato da Célula
Bytes
1
GFC
VPI
2
VPI
VCI

• Representam 90 da célula
• Header 10 (Overhead ?)
• Diversos formatos
• Vídeo
• Voz
• Dados
• O tamanho é fixo !

3
VCI
4
VCI
PT
CLP
5
HEC
48 bytes de dados
53
92
A Camada de Adaptação

• Classes de Serviços
• Os tipos de AAL

93
Classes de Serviço

• A AAL utiliza os serviços das camadas inferiores
  para oferecer serviços com características
  específicas (classes)
• Atributos permitem modificações no tipo de
  serviço
• VBR ou CBR
• Presença do Sincronismo
• Cada serviço específico é oferecido por um tipo
  de AAL

94
Os tipos de AAL

• AAL 0
• AAL 1
• AAL 2
• AAL 3/4
• AAL 5

95
Os tipos de AAL

• AAL 0
• Camada AAL não existe
• AAL 1
• AAL 2
• AAL 3/4
• AAL 5

96
Os tipos de AAL

• AAL 0
• AAL 1
• Realiza serviços da classe A
• AAL 2
• AAL 3/4
• AAL 5

97
Os tipos de AAL

• AAL 0
• AAL 1
• AAL 2
• Realiza serviços da classe B. Ainda não é
  utilizada
• AAL 3/4
• AAL 5

98
Os tipos de AAL

• AAL 0
• AAL 1
• AAL 2
• AAL 3/4
• Realizam os serviços das classes C e D
• Combinadas durante a definição das normas
• AAL 5

99
Os tipos de AAL

• AAL 0
• AAL 1
• AAL 2
• AAL 3/4
• AAL 5
• Realiza serviços das classes C e D, porém de
  forma mais simples

100
Agenda do Tutorial

• Aplicações Banda Larga
• Introdução ao ATM
• Configuração e Modelo de Referência
• As Camadas
• Outras Características

101
Outras características

• Sinalização
• Plano de Gerenciamento
• Plano do Usuário

102
Sinalização

• Realizada pelo plano de controle
• Estabelece, mantém e libera dinamicamente
  conexões VCCs e VPCs
• Oferece suporte a configurações ponto-a-ponto,
  multiponto e difusão
• Permite modificar configurações do tráfego
  existente

103
Plano Gerenciamento

• Responsável pelo OAM
• Operation, Administration and Maintenance
• Fases existentes
• Monitoração de Desempenho
• Detecção de falhas e defeitos
• Proteção do Sistema
• Informação de falha ou desempenho
• Localização de falhas

104
Plano Gerenciamento

• ILMI
• Interim Local Management Interface
• Define informações que serão coletadas pelos
  agentes
• Informações da MIB
• Camada Física
• VCCs e VPCs
• Estatísticas dos VCCs e VPCs
• Registro de endereços

105
Plano do Usuário

• Redes Virtuais
• Interconecção entre redes locais e remotas
• Emulação de LAN
• IP over ATM
• Frame Relay over ATM

106
Agenda do Tutorial

• Aplicações Banda Larga
• Introdução ao ATM
• Configuração e Modelo de Referência
• As Camadas
• Outras Características

107
Switches ATM

• As características técnicas
• As aplicações típicas
• Comparativos

108
Dúvidas ?
LogicSoft

• Marco Antônio C. Câmara
• Tel. [phone]
• FAX [phone]
• Internet mcamara_at_logicsoft.com.br

109
Detalhes ?
Bibliografia - Livros

• Redes de Computadores
• 2a.Edição - Editora Campus
• Luis Fernando Gomes Soares
• Guido Lemos
• Sérgio Colcher
• Emerging Communications Technologies
• Uyless Black
• Prentice Hall

110
Detalhes ?
Bibliografia - Livros

• ATM User-Network Interface Specification
• Prentice Hall
• The ATM Forum

111
Detalhes ?
Bibliografia - links

• http//www.cisco.com/warp/public/614/12.html
• http//mmlab.snu.ac.kr/yjim/research/atm-basics.h
  tml
• http//www.cs.rutgers.edu/murdocca/IS/bshaw/basic
  s.html