Tutorial Redes ATM

© Antônio M. Alberti 2004

Tutorial

Redes ATMAntônio Marcos Alberti

[email protected]://antonioalberti.blogspot.com

2004

mailto:[email protected]

http://antonioalberti.blogspot.com/

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Tópicos Definição Principais Características Aspectos Fundamentais Arquitetura de Protocolos Gerenciamento de Tráfego

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Definição ATM (Asynchronous Transfer Mode ou Modo de

Transferência Assíncrono). Modo de Transferência é o termo usado pelo ITU-T para

descrever a tecnologia que cobre os aspectos de transmissão, multiplexação e comutação.

O Modo de Transferência Assíncrono é uma tecnologia que utiliza pequenos pacotes de tamanho fixo, chamados de células, para transmitir, multiplexar e comutar tráfegos de voz, vídeo, imagens e dados sobre uma mesma rede de alta velocidade.

O ATM é uma tecnologia de comutação de pacotes baseada em circuitos virtuais.

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Principais Características Utiliza pequenos pacotes de tamanho fixo (53 bytes),

chamados de células, para transportar voz, dados e vídeo sobre uma mesma rede de alta velocidade.

A funcionalidade do cabeçalho (5 bytes) das células ATM é mínimo.

O campo de informações das células ATM é relativamente pequeno (48 bytes). Este valor otimiza os fatores conflitantes:

Atraso na rede. Eficiência de transmissão. Complexidade de implementação.

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Principais Características Realiza a adaptação do fluxo de informações para cada

tipo de serviço.

Utiliza conexões virtuais para transportar dados entre uma fonte e um destino, sobre um mesmo enlace físico.

Não realiza nenhum controle de erro e de fluxo no nível de enlace (serviço não orientado a conexão e sem confirmação).

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Principais Características Prove um serviço de transmissão orientado a conexão.

Uma conexão deve ser estabelecida na rede antes que qualquer informação seja transmitida entre duas estações.

Prove suporte à qualidade de serviço. Cada conexão pode ter os seus próprios pré-requisitos de

qualidade de serviço.

O suporte de QoS por conexão habilita as redes ATM a atender qualquer tipo atual de tráfego sobre uma mesma rede.

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Principais Características Possibilita a alocação dinâmica de largura de faixa.

A alocação de largura de faixa é feita sob demanda.

É independente da tecnologia de transporte de células. Em principio qualquer meio físico/tecnologia pode ser

utilizada para transportar células ATM.

É geograficamente escalonável. Pode ser utilizado tanto em redes locais (LANs), como em

redes metropolitanas (MANs) e de longa cobertura (WANs).

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Aspectos Fundamentais Componentes de uma Rede ATM Interfaces Estabelecimento dos Circuitos Virtuais Circuitos Virtuais ATM

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes de uma Rede ATM Uma rede ATM consiste essencialmente de quatro

componentes físicos distintos: Terminais (Hosts) Comutadores (Switches) Dispositivos de Borda (Edge Devices) Enlaces (Links)

Aspe

ctos

Fun

dam

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is

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Interfaces As seguintes interfaces foram definidas para o ATM:

UNI – User-to-Network Interface NNI – Network-to-Network Interface DXI – Data Exchange Interface FUNI – Frame User-to-Network Interface B-ICI – Broadband Intercarrier Interface

Aspe

ctos

Fun

dam

enta

is

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Interfaces UNI

É o limite lógico entre um usuário final ATM e uma rede ATM adjacente.

A UNI pode ser classificada em: Privada – Neste caso, tanto os usuários finais ATM quanto a rede ATM

fazem parte de uma rede privada, como por exemplo a rede interna de uma empresa.

Pública – Neste caso, os usuários finais ATM fazem parte de uma rede

privada, enquanto a rede ATM faz parte de uma rede pública de serviços.

Aspe

ctos

Fun

dam

enta

is

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Interfaces NNI

É o limite lógico entre dois comutadores ATM adjacentes.

Assim como a UNI, a NNI também é classificada em: Privada – Neste caso, ambos os comutadores ATM fazem parte de

uma rede privada. Pública – Neste caso, ambos os comutadores ATM fazem parte de

uma rede pública.

Aspe

ctos

Fun

dam

enta

is

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais Por ser uma tecnologia de comutação de pacotes baseada

em circuitos virtuais o ATM: É orientado a conexão.

Utiliza uma rota fixa para encaminhar todas as células ATM de um mesmo circuito virtual.

Estabelece os circuitos virtuais através do encaminhamento de mensagens de sinalização.

Utiliza um protocolo de roteamento para enviar as mensagens de sinalização.

Aspe

ctos

Fun

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is

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais1. Setup

As mensagens de sinalização são encaminhadas pela rede utilizando-se um protocolo de roteamento. Elas possuem o endereço ATM do destinatário e o contrato de tráfego. A rede verifica em cada nó se pode aceitar o novo circuito virtual.

Usuário FinalATM

Usuário FinalATM

Comutador ATM Comutador ATM

Mensagem deSinalização

SETUP SETUP SETUP

Aspe

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Fun

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© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais2. Call Proceding

O destinatário indica para a rede que o procedimento de estabelecimento do circuito virtual teve inicio. A rede também avisa o usuário fonte.

Usuário FinalATM

Usuário FinalATM


Mensagem deSinalização

SETUP SETUP SETUP

CALLPROCEDING

CALLPROCEDING

Aspe

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Fun

dam

enta

is

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais3. Connect

O destinatário indica para a rede que aceita o novo circuito virtual. A rede também avisa o usuário fonte.

Usuário FinalATM

Usuário FinalATM


SETUP SETUP SETUP

CALLPROCEDING

CALLPROCEDING

CONNECTCONNECT

CONNECT

Circuito Virtual 1

Tabela deEncaminha-

mento

Tabela deEncaminha-

mento

Aspe

ctos

Fun

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© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais4. Connect Acknowledge

A rede envia uma mensagem para o destinatário ATM avisando que o circuito virtual está completo.

Usuário FinalATM

Usuário FinalATM


SETUP SETUP SETUP

CALLPROCEDING

CALLPROCEDING

CONNECTCONNECT

CONNECT

CONNECT ACK CONNECT ACK

Circuito Virtual 1

Tabela deEncaminha-

mento

Tabela deEncaminha-

mento

Aspe

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Fun

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais5. Data

O usuário fonte inicia a transmissão de dados no formato de células ATM.

Usuário FinalATM

Usuário FinalATM


DATA

1 1 1

Circuito Virtual 1

Tabela deEncaminha-

mento

Tabela deEncaminha-

mento

Célula ATMCabeçalhoidentifica oCircuito Virtual 1.

SETUP SETUP SETUP

CALLPROCEDING

CALLPROCEDING

CONNECTCONNECT

CONNECT

CONNECT ACK CONNECT ACK

Aspe

ctos

Fun

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is

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Circuitos Virtuais ATM Encaminhamento das Células ATM Canais Virtuais Caminhos Virtuais Canais Virtuais x Caminhos Virtuais Classificação dos Circuitos Virtuais

Aspe

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Fun

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is

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Encaminhamento das Células ATM O encaminhamento das células ATM através da rede é

baseado em dois elementos: Cabeçalho das Células ATM

Identificam o circuito virtual a que as células pertencem através de dois identificadores virtuais:

• Identificador de Caminho Virtual (VPI – Virtual Path Identifier)• Identificador de Canal Virtual (VCI – Virtual Channel Identifier)

Tabela de Encaminhamento Relaciona o circuito virtual com as portas de entrada, saída e com os

identificadores virtuais presentes no cabeçalho das células ATM.

Aspe

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Fun

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is / C

ircui

tos

Virtu

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ATM

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Encaminhamento das Células ATM

Usuário FinalATM

Usuário FinalATM


Circuito Virtual 1

Tabela deEncaminha-

mento

Tabela deEncaminha-

mento

VPI=5VCI=32

10

210

210

212

0

Entrada Saída

Porta PortaVPI VCI VPI VCI

2 6 34 2 7 36

Tabela de Encaminhamento

1

CircuitoVirtual

Entrada Saída


2 5 32 2 6 34


1

CircuitoVirtual

PortasEntrada

PortasSaída

PortasEntrada

PortasSaída

VPI=7VCI=36

VPI=6VCI=34

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Fun

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is / C

ircui

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Virtu

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ATM

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Canais Virtuais Uma conexão de canal virtual (VCC – Virtual Channel

Connection) é um circuito virtual onde o encaminhamento das células é feito baseado no valor dos campos VPI e VCI de cada célula.

Um canal virtual (VC – Virtual Channel) entre dois pontos em uma VCC é chamado de enlace de canal virtual (VCL – Virtual Channel Link).

Portanto, uma VCC é uma concatenação de um ou mais VCs.

Aspe

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Fun

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is / C

ircui

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Virtu

ais

ATM

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Canais Virtuais Cada VCL é identificado por um único VCI.

Portanto, o VCI é um identificador local que pode ser inserido, trocado ou removido em cada VCL de um VCC.

Um VPC pode conter vários VCCs, assim como um VPL pode conter vários VCLs.

Aspe

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Fun

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Virtu

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ATM

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Canais Virtuais VCs, VCCs e VCLs.

VCL VCL VCL

VCC ou Circuito Virtual

VCC - Virtual Channel Connection VCL - Virtual Channel Link

Usuário FinalATM

Usuário FinalATM


Tabela deEncaminha-

mento

Tabela deEncaminha-

mento

VPI=5VCI=32

10

210

210

212

0

VPI=7VCI=36

VPI=6VCI=34

VC A VC B VC C

VC - Virtual Channel

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Fun

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is / C

ircui

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Virtu

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ATM

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais Uma conexão de caminho virtual (VPC – Virtual Path

Connection) é um circuito virtual onde o encaminhamento das células é feito baseado no valor dos campos VPI de cada célula.

Um caminho virtual (VP – Virtual Channel) entre dois pontos em uma VPC é chamado de enlace de caminho virtual (VPL – Virtual Path Link).

Portanto, uma VPC é uma concatenação de um ou mais VPs.

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Fun

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Virtu

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ATM

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais O campo VPI das células ATM é atribuído, trocado ou

removido em cada VPL.

Cada VPL é identificado por um único VPI.

Portanto, o VPI é um identificador local que pode ser inserido, trocado ou removido em cada VPL de um VPC.

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Fun

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is / C

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Virtu

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ATM

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais VPs, VPCs e VPLs.

VPL VPL VPL

VPC

VPC - Virtual Path Connection VPL - Virtual Path Link

Usuário FinalATM

Usuário FinalATM


Tabela deEncaminha-

mento

Tabela deEncaminha-

mento

VPI=5VCI=32

10

210

210

212

0

VPI=7VCI=36

VPI=6VCI=34

VP A VP B VP C

VP - Virtual Path

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is / C

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ATM

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais x Canais Virtuais Cada canal virtual é associado a um caminho virtual.

VCC - Virtual Channel Connection

VCL - Virtual Channel Link

VPC - Virtual Path Connection

VPL - Virtual Path Link

VPLVCLVCL

VCL

VPCVCCVCC

VCC

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Fun

dam

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is / C

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Virtu

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ATM

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais x Canais Virtuais Funcionamento do Comutador

Entrada Saída


1 5 32

1 5 33

2 7 35

2 8 37


VCC 1

CircuitoVirtual

VCC 2

Célula ATM

Porta 2Porta 1Comutador

Ponto de vista físico

Matrizde

Comutação

Enlace físico Tabela deEncaminhamento

VPI=5VCI=33

VPI=5VCI=32

VPI=7VCI=35

VPI=8VCI=37

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ATM

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais x Canais Virtuais Funcionamento do Comutador

VCC 1

VP 8

VP 7VP 5

VP 6

VC 32

VC 33

VC 34

VC 35

VC 36

VC 37

Comutador

Ponto de vista lógico

Porta 1 Porta 2

VCC 2

VCC 3

Célula ATM

Porta 2Porta 1Comutador

Ponto de vista físico

Matrizde

Comutação

Enlace físico Tabela deEncaminhamento

VPI=5VCI=33

VPI=5VCI=32

VPI=7VCI=35

VPI=8VCI=37

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is / C

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ATM

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Classificação dos Circuitos Virtuais Os circuitos virtuais ATM podem ser classificados de

acordo com a forma como são estabelecidos no tempo: Conexões Virtuais Permanentes

PVCs – Permanent Virtual Connections

Conexões Virtuais Chaveadas SVCs – Switched Virtual Connections

Conexões Virtuais Semi Permanentes SPVCs – Soft Permanent Virtual Connections

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Virtu

ais

ATM

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Classificação dos Circuitos Virtuais Os circuitos virtuais ATM também podem ser classificados

de acordo o número de usuários finais ATM envolvidos na transmissão: Conexões Ponto a Ponto (Point-to-point connections)

Unidirecionais e Bidirecionais

Conexões Ponto para Multiponto (Point-to-multipoint connections)

UnidirecionaisAspe

ctos

Fun

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is / C

ircui

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Virtu

ais

ATM

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Classificação dos Circuitos Virtuais

Usuário Final ATM

Usuário Final ATM

Usuário Final ATM

Usuário Final ATM

Usuário Final ATM

- Ponto a ponto- Unidirecional/Bidirecional

- Ponto para multiponto- Unidirecional

Comutador ATM

Comutador ATM

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Virtu

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ATM

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Arquitetura de Protocolos Modelo de Referência de Protocolos da B-ISDN Camada de Adaptação ATM Camada ATM Camada Física

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Modelo de Referência de Protocolos da B-ISDN O Modelo de Referência de Protocolos da B-ISDN (B-ISDN

PRM – B-ISDN Protocol Reference Model) foi apresentado pelo ITU-T na Recomendação I.321.

Camada Física

Camada ATM

Camada deAdaptação ATM de

Sinalização

Camada deAdaptação ATM

Protocolos deSinalização ATM

CamadasSuperiores da Rede

Plano de Gerenciamento

Plano deControle

Plano deUsuário

Gerenciam

ento de Planos

Gerenciam

ento de Cam

adas

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Camada de Adaptação ATM Objetivo Classificação de Serviços Subcamadas Subcamada de Convergência Subcamada de Segmentação e Remontagem Estrutura Geral da Subcamadas Protocolos AAL Tipo 1 AAL Tipo 2 AAL Tipo ¾ AAL Tipo 5

Camada Física

Camada ATM


Sinalização





Plano deControle

Plano deUsuário

Gerenciam

ento de Planos

Gerenciam

ento de Cam

adasAr

quite

tura

de

Prot

ocol

os

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Objetivo A AAL atua na adaptação do fluxo de informações das

camadas superiores à camada ATM e vice-versa.

A AAL funciona como uma camada de ligação entre os serviços oferecidos pela camada ATM e os serviços solicitados pelas camadas superiores da rede.

A fim de atender diferentes tipos de serviço, a AAL suporta múltiplos protocolos.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Classificação de Serviços A Recomendação I.362 classifica os serviços a serem

atendidos pela a AAL e define protocolos designados para atender cada classe de serviço.

Aspecto Classe A Classe B Classe C Classe DRelacão temporalentre fonte e destino

Requerida Requerida Não requerida Não requerida

Taxa de bits Constante Variável Variável Variável

Modo de conexão Orientado aconexão

Orientadoa conexão

Orientado aconexão

Não orientado aconexão

Protocolo AAL 1 AAL 2 AAL ¾ e AAL 5 AAL ¾ e AAL 5

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Subcamadas A AAL é dividida em duas subcamadas:

Subcamada de Convergência (CS – Convergence Sublayer) Subcamada de Segmentação e Remontagem (SAR –

Segmentation and Reassembly Sublayer)

Arqu

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Subcamada de Convergência Descreve os serviços e funções necessárias para a

conversão entre protocolos ATM e não ATM. A Recomendação I.362 divide novamente esta

subcamada em: Subcamada de Convergência de Serviços Específicos

(SSCS – Service Specific Convergence Sublayer) Foi projetada para suportar aspectos específicos de um aplicativo.

Subcamada de Convergência de Serviços Comuns (CPCS – Common Part Convergence Sublayer)

Foi projetada para suportar funções genéricas comuns a mais de um tipo de aplicativo.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Subcamada de Segmentação e Remontagem É responsável pela fragmentação das CPCS-SDUs de

informação em SAR-PDUs na fonte, e pela remontagem dessas SAR-PDUs em CPCS-PDUs no destino.

A SAR acrescenta cabeçalhos e trailers nos fragmentos da CPCS-SDU e encaminha as SAR-PDUs de 48 bytes para a camada ATM.

No destino, cada campo de informação da célula é extraído na camada ATM e convertido para o PDU apropriado.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estrutura Geral das Subcamadas Transmissão AAL-SDU

SSCS-PDUHeader

SSCS-PDUTrailer

SSCS-PDUHeader

SSCS-PDUHeaderPayload SSCS-PDU

CPCS-SDUCPCS-PDUHeader

CPCS-PDUTrailer

CPCS-PDUPayload

CPCS-PDUHeader

CPCS-PDUTrailer

AAL-SDU

SAR-SDUSAR-PDUHeader

SAR-PDUTrailer

CPCS-PDU

SAR-PDUPayload

SAR-PDUTrailer

SAR-PDUHeader SAR-PDU

CPCS

SAR

SSCSArqu

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© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004

Recepção AAL-SDU

SSCS-PDUHeader

SSCS-PDUTrailer

SSCS-PDUHeader

SSCS-PDUHeaderPayload SSCS-PDU

CPCS-SDUCPCS-PDUHeader

CPCS-PDUTrailer

CPCS-PDUPayload

CPCS-PDUHeader

CPCS-PDUTrailer

AAL-SDU

SAR-SDUSAR-PDUHeader

SAR-PDUTrailer

CPCS-PDU

SAR-PDUPayload

SAR-PDUTrailer

SAR-PDUHeader SAR-PDU

CPCS

SAR

SSCS

Estrutura Geral das Subcamadas

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Protocolos AAL Tipo 1 AAL Tipo 2 AAL Tipo ¾ AAL Tipo 5

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Suporta o tráfego da classe A:

Orientado a conexão. Taxa de bits constante. Requer transferência de informação temporal entre fonte e

destino: o sincronismo existente na origem deve ser reproduzido no destino.

Requer indicação de informações perdidas ou erradas que não foram recuperadas pela AAL.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Funções desempenhadas pelas subcamadas da AAL 1:

Funções da Subcamada SAR Funções da Subcamada CS

Mapeamento entre CS PDUs e SAR PDUs. Manipulação do CTD – Cell DelayVariation.

Indicar a existência das funções da camadaCS.

Monitoramento de células perdidas e mal -inseridas e possíveis ações corretivas.

Numeração de seqüência. Para alguns serviços, recuperação de relógiono receptor.Utilização de ponteiros para delimitação delimites de estrutura de transmissão.Correção de erros na direção de transmissãoe possíveis ações corretivas.

Proteção de erros.

Geração de relatórios de desempenho fim-a-fim.Manipulação do atraso de empacotamento decélulas.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Formato da SAR-PDU

SAR-PDU PayloadSN SNP

4 bits4 bits 47 bytes

48 bytes

SN = Sequence NumberSNP = Sequence Number Protection

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Exemplo de Transmissão

CPCS

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

Fila deCPCS-SDUs

SAR

CPCS-SDUSN

48 bytes

47 bytes

SNP

4 bits 4 bits

SAR-PDU

CPCS-SDUSN

48 bytes

SNP

ATM

Header

5 bytes

Célula ATM


CPCS = Common Part Convergence SublayerSAR = Segmentation and ReassemblyPDU = Protocol Data UnitSDU = Service Data Unit

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Exemplo de Recepção

CPCS

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

CPCS-SDU

Fila deCPCS-SDUs

SAR

CPCS-SDUSN

48 bytes

47 bytes

SNP

4 bits 4 bits

SAR-PDU

CPCS-SDUSN

48 bytes

SNP

ATM

Header

5 bytes

Célula ATM


CPCS = Common Part Convergence SublayerSAR = Segmentation and ReassemblyPDU = Protocol Data UnitSDU = Service Data Unit

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Aplicações planejadas originalmente:

Transporte de circuitos assíncronos e síncronos. Transporte de vídeo. Transporte de sinais de voz. Transporte de sinais de áudio de alta qualidade.Ar

quite

tura

de

Prot

ocol

os /

AAL

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 2 Suporta o tráfego da classe B:

Orientado a conexão. Taxa de bits variável. Requer transferência de informação temporal entre fonte e destino: o

sincronismo existente na origem deve ser reproduzido no destino. Requer indicação de informações perdidas ou erradas que não foram

recuperadas pela AAL.

Observação: A AAL 2 foi padronizada pelo ITU-T na Recomendação I.363.2 de

Novembro de 2000.

O ATM Fórum lançou sua primeira especificação sobre a AAL 2 em Fevereiro de 1999.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Originalmente, o ITU-T definiu um protocolo AAL 3 para o

suporte de tráfego orientado a conexão e um protocolo AAL 4 para o suporte de tráfego não orientado a conexão.

Devido a semelhança entre os serviços prestados por estas camadas de adaptação, o ITU-T acabou juntando-as na AAL ¾.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Suporta o tráfego das classes C ou D.

Orientado ou não a conexão. Taxa de bits variável. Não requer transferência de informação temporal entre fonte e destino. Requer ou não indicação de informações perdidas ou erradas que não

foram recuperadas pela AAL.

Aplicações planejadas originalmente: Transporte de dados (TCP/IP) sobre ATM.

A AAL ¾ foi considerada pela indústria muito complicada e confusa. Ao invés de implementar esta AAL, a indústria forçou o desenvolvimento de uma nova AAL, mais simples e voltada especificamente para dados: a AAL 5.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Funções desempenhadas pelas subcamadas da AAL ¾:


Preservação da SAR-SDU. Preservação da CPCS-SDU.

Detecção e manipulação de erros. Detecção e manipulação de erros.

Integridade de seqüência das SAR-SDUs. Alocação do tamanho do buffer de recepçãode CPCS-PDUs.

Multiplexação e demultiplexação demúltiplas conexões SAR.Suspensão da transmissão de uma AAL-SDU parcialmente transmitida.

Suspensão da transmissão de uma CPCS-SDU parcialmente transmitida.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Formato da CPCS-PDU

CPCS-PDU PayloadCPI

65535 bytes

Btag

1 byte

CPI = Common Part IndicatorBtag = Beginning tag

BASize PAD AL Etag Length

1 byte 2 bytes 0...3bytes 1 byte 1 byte 2 bytes

BASize = Buffer allocation sizePAD = Padding

AL = AlignmentEtag = End tag

Length = Tamanho do payload da CPCS-PDU

CPCS-PDU Header CPCS-PDU Trailer

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© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Formato da SAR-PDU

SAR-PDU Trailer

SAR-PDU PayloadST SN

ST = Segment typeSN = Sequence number

MID LI CRC

4 bits 10 bits

MID = Multiplexing identification

LI = Length indicationCRC = Cyclic redundancy check

SAR-PDU Header

2bits 6 bits 10 bits

Arqu

itetu

ra d

e Pr

otoc

olos

/ AA

L

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Exemplo de Transmissão

CPCS

SAR

ATM

HeaderCélula ATM

CPI Btag

1 byte


1 byte 2 bytes 3 bytes 1 byte 1 byte 2 bytes

10 bits

44 bytes

SSCS-PDU

69 bytes

CPCS-SDU

CPCS-SDU

ST

SN MID LI CRC

80 bytes

CPCS-PDUPayload 1/2

10 bits

ST

SN MID LI CRC

6 bits 10 bits

2/2 0000

2/2 0000

48 bytes

6 bits

6 bits

2/2 0000

53 bytes

SAR-PDU

CPCS-PDU

CPCS-PDU Header CPCS-PDU Trailer

Arqu

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e Pr

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/ AA

L

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Exemplo de Recepção

CPCS

SAR

ATM

HeaderCélula ATM

CPI Btag

1 byte


1 byte 2 bytes 3 bytes 1 byte 1 byte 2 bytes

10 bits

44 bytes

SSCS-PDU

69 bytes

CPCS-SDU

CPCS-SDU

ST

SN MID LI CRC

80 bytes

CPCS-PDUPayload 1/2

10 bits

ST

SN MID LI CRC

6 bits 10 bits

2/2 0000

2/2 0000

48 bytes

6 bits

6 bits

2/2 0000

53 bytes

SAR-PDU

CPCS-PDU

Arqu

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olos

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L

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 5 Suporta os mesmas classes de serviço da AAL ¾, ou seja

as classes C e D. Orientado ou não a conexão. Taxa de bits variável. Não requer transferência de informação temporal entre

fonte e destino. Requer ou não indicação de informações perdidas ou

erradas que não foram recuperadas pela AAL.

A AAL 5 executa um processamento mínimo na camada de adaptação, sendo portanto a camada de adaptação mais utilizada.

Arqu

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L

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 5 Funções desempenhadas pelas subcamadas da AAL 5:


Preservação da SAR-SDU. Preservação da CPCS-SDU.

Manipulação de informações decongestionamento.

Preservação de informações de usuáriosCPCS fim-a-fim.Detecção e manipulação de erros na CPCS-PDU.Abortar a transmissão de CPCS-SDUsparcialmente transmitidas.Tornar o tamanho da CPCS-PDU múltiplode 48 bytes.Manipulação de informações decongestionamento.

Manipulação de informações de prioridadede perda de células.

Manipulação de informações de prioridadede perda de células.

Arqu

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L

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 5 Formato da CPCS-PDU

CPCS-PDUCPCS-PDU Payload PAD CPCS-UU CPI Length CRC

1 byte1 byte 2 bytes 4 bytes 65535 bytes

CPCS = Common Part Congergence Sublayer

40 bytes

PDU = Protocol Data UnitPAD = Padding

CPCS-UU = CPCS User-to-User Indication

Length = Tamanho do payload da CPCS-PDUCPI = Common Part Indicator

CRC = Cyclic Redundancy Check

Arqu

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L

alberti:

Corrigir PAD para <= 47 bytes

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 5 Exemplo de Transmissão

CPCS

SAR

ATM

HeaderCélula ATM

48 bytes

SSCS-PDU

69 bytes

CPCS-SDU

CPCS-SDU

96 bytes

53 bytes

CPCS-PDU

PAD CPCS-UU CPI Length CRC

1 byte1 byte 2 bytes 4 bytes19 bytes

CPCS-SDU

SAR-PDU

Arqu

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L

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 5 Exemplo de Recepção

CPCS

SAR

ATM

HeaderCélula ATM

48 bytes

SSCS-PDU

69 bytes

CPCS-SDU

CPCS-SDU

96 bytes

53 bytes

CPCS-PDU

PAD CPCS-UU CPI Length CRC

1 byte1 byte 2 bytes 4 bytes19 bytes

CPCS-SDU

SAR-PDU

Arqu

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L

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Camada ATM Objetivo Formato das Células Canais Virtuais x Caminhos Virtuais

Camada Física

Camada ATM


Sinalização





Plano deControle

Plano deUsuário

Gerenciam

ento de Planos

Gerenciam

ento de Cam

adas

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Objetivo A camada ATM é responsável por um grande número de

funções, dentre as quais podemos destacar: Geração e extração dos cabeçalhos das células. Multiplexação e demultiplexação de AAL-PDUs em células

ATM. Comutação das células ATM. Discriminação das células ATM. Gerenciamento de tráfego. Gerência da rede.

Ar

quite

tura

de

Prot

ocol

os /

Cam

ada

ATM

Função VPI VCI

Células Vazias 0 0

Metasinalização 0 1

Fluxo OAM F4 (segmento) 0 3

Fluxo OAM F5 (fim-a-fim) 0 4

Sinalização UNI 0 5

SMDS 0 15

ILMI 0 16

LEC-to-LECS 0 17

PNNI RCC 0 18

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM

Campos do Cabeçalho da Célula UNI: Controle de Fluxo Genérico (GFC - Generic Flow Control) Identificador de Caminho Virtual (VPI - Virtual Path Identifier) Identificador de Conexão Virtual (VCI - Virtual Channel Identifier) Tipo de Carga (PT - Payload Type) Prioridade de Perda de Célula (CLP - Cell Loss Priority) Controle de Erro do Cabeçalho (HEC - Header Error Control)

7 6 5 4 3 2 1

1VPI

VCIVPI

GFC

VCI

VCI PT CLP

HEC

Campo de Informações

0

2

3

4

5

6-53

bits

octetos

7 6 5 4 3 2 1

VPI

VCIVPI

VCI

VCI PT CLP

HEC

Campo de Informações

0

Célula UNI Célula NNI

Arqu

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M

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Controle de Fluxo Genérico

Presente somente na UNI.

Foi idealizado para permitir a definição de mecanismos de acesso na UNI.

O objetivo era permitir a priorização de células durante a multiplexação de diferentes fluxos de células na rede de acesso.

Na prática, não tem sido usado para nada.

Arqu

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M

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Identificador de Caminho Virtual

Serve para identificar o caminho virtual que está sendo utilizado pelas células de uma determinada conexão ATM.

Possui 8 bits na UNI e 12 bits na NNI, o que permite que mais conexões possam ser estabelecidas no interior da rede.

Permite identificar até 28 (256) caminhos virtuais na UNI e 212 (4096) caminhos virtuais na NNI.

Arqu

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M

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Identificador de Conexão Virtual

Serve para identificar a conexão virtual que está sendo utilizado pelas células de uma determinada conexão ATM.

Possui 16 bits em ambas as interfaces.

Permite identificar até 216 (65536) conexões virtuais.Arqu

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M

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Tipo de Carga

Este campo de 3 bits é usado para indicar qual o tipo de carga que está sendo transportada em uma célula ATM.

AUU = ATM-user-to-ATM-user indication

Valor binário Significado

000 Célula de dados de usuário. Congestionamento não experimentado. AUU= 0.

001 Célula de dados de usuário. Congestionamento não experimentado. AUU = 1.

010 Célula de dados de usuário. Congestionamento experimentado. AUU = 0.

011 Célula de dados de usuário. Congestionamento experimentado. AUU = 1.

100 Célula associada ao fluxo OAM F5 de segmento

101 Célula associada ao fluxo OAM F5 fim a fim

110 Célula de gerenciamento de recursos

111 Reservado para funções futuras

Arqu

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M

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Prioridade de Perda de Célula

Este bit é usado para sinalizar quando uma célula está de acordo com um contrato de tráfego preestabelecido (CLP = 0) ou passível de ser descartada quando ocorre um congestionamento na rede (CLP = 1).

Se a rede não estiver congestionada, os comutadores de acesso podem marcar as células (trocar o CLP de 0 para 1) que estejam utilizando mais QoS do que o negociado ao invés de descarta-las. Desta forma, os usuários da rede podem enviar tráfego acima do negociado se a rede não estiver congestionada.

Arqu

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M

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Prioridade de Perda de Célula (cont.)

Se ocorrer um congestionamento, as células CLP =1 poderão ser descartadas em prol de células de outras conexões que tenham CLP = 0.

Arqu

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M

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Controle de Erro do Cabeçalho

Permite detectar e corrigir erros no cabeçalho das células.

Utiliza códigos de conferência de redundância cíclica (CRC – Cyclic Redundancy Codes).

Na transmissão, o código CRC é calculado sobre os 32 bits do cabeçalho da célula a serem protegidos e armazenado no campo HEC.

Arqu

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M

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Controle de Erro do Cabeçalho (cont.)

Na recepção, um novo código CRC é calculado e comparado com o código presente no campo HEC.

Se ambos os códigos forem iguais, é assumido que nenhum erro ocorreu durante a transmissão.

Se os códigos forem diferentes, é assumido que houveram erros.

Arqu

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M

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Camada Física Objetivo Subcamadas Subcamada Dependente do Meio Físico Subcamada de Convergência de Transmissão Interfaces Físicas Interface Baseada em Células Interface Física

Baseada em SDH

Camada Física

Camada ATM


Sinalização





Plano deControle

Plano deUsuário

Gerenciam

ento de Planos

Gerenciam

ento de Cam

adas

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Objetivo A camada física é responsável pela transmissão das

células entre dois equipamentos ATM através de um enlace físico específico.

Usuário Final ATM Usuário Final ATM

Comutador ATM

Arqu

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© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Subcamadas De acordo com a Recomendação I.321, a camada física se

divide em duas subcamadas: Subcamada Dependente do Meio Físico (Physical Medium

Dependent Sublayer)

Subcamada de Convergência de Transmissão (Transmition Convergence Sublayer)

Arqu

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a Fí

sica

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Interfaces Físicas Em principio o ATM pode usar qualquer meio físico capaz

de carregar suas células.Descrição Taxa (Mbps) Especificação

ATM 25.6 Mb sobre UTP-3 25.6 ATM Forum

51.84 Mb SONET STS-1 sobre UTP-3 51.84 ATM Forum

TAXI 100 Mb sobre MMF 100 ATM Forum

155 Mb FibreChannel sobre MMF 155.52 ATM Forum

155 Mb SONET STS-3c sobre SMF/MMF 155.52 ITU-T I.432

155 Mb SONET STS-3c sobre UTP-3 155.52 ATM Forum

155 Mb SONET STS-3c sobre UTP-5 155.52 ATM Forum

DS-1 1.544 ITU-T G.804

DS-3 44.736 ITU-T G.703

E1 2.048 ATM Forum

E3 34.368 ATM Forum

E4 139.264 ATM Forum

622 Mb SONET STS-12c 622.08 ATM Forum

Arqu

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Gerenciamento de Tráfego Objetivo Componentes do Gerenciamento de Tráfego Contrato de Tráfego Controle de Admissão de Conexões Monitoramento de Conformidade Armazenamento e Escalonamento de Células Controle de Congestionamento

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Objetivo “O conflito criado pela necessidade de otimizar o uso dos

recursos da rede e ao mesmo tempo assegurar garantias de qualidade de serviço pode ser resolvido utilizando-se uma combinação de sofisticadas funções de gerenciamento de tráfego.”

Natalie Giroux e Sudhakar Ganti

“Quality of Service in ATM Networks: State-of-Art Traffic Management”, Prentice Hall, 1998.

Ger

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego

Parâmetros de QoS

Definição de Conformidade

Aplicativos

Contrato de Tráfego

Controle de Admissão de Conexões

Descritores de TráfegoC

ateg

oria

de

Ser

viço

Monitoramento de Conformidade

Armazenamento e Escalonamento

Nível deConexões

Durante oEstabelecimentodas Conexões

Controle de Fluxo

Controle de Congestionamento

Nível deCélulasDurante a

Transmissão

Ger

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o

© Alberti 2004

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Para cada conexão virtual ATM a ser estabelecida a partir

de um aplicativo um contrato de tráfego com a rede ATM deve ser negociado.

Parâmetros de QoS




Descritores de Tráfego

Cat

egor

ia d

e S

ervi

çoNível de

ConexõesDurante o

Estabelecimentodas Conexões

Ger

encia

men

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o

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego O contrato de tráfego é um acordo que define o

comportamento do tráfego e o nível de serviço requerido por cada conexão virtual ATM.

Um elemento chave do contrato de tráfego é a categoria de serviço.

Cada categoria de serviço define uma classe de qualidade de serviço que pode ser utilizada pelas conexões ATM.

Ger

encia

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o

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego O comportamento esperado para o tráfego que será

transmitido em cada conexão também deve ser especificado através de descritores de tráfego específicos para cada categoria de serviço ATM.

Parâmetros de QoS




Descritores de TráfegoC

ateg

oria

de

Ser

viço

Nível deConexões


Ger

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men

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o

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Uma vez que o contrato de tráfego ATM esteja definido

para cada conexão do aplicativo, é utilizada a sinalização ATM para o estabelecimento de uma conexão virtual chaveada ou o sistema de gerenciamento da rede para o estabelecimento de uma conexão virtual permanente.G

eren

ciam

ento

de

Tráf

ego

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego A medida que as mensagens de sinalização são

encaminhadas pela rede utilizando um protocolo de roteamento (para o caso de uma SVC), é acionado em cada comutador ATM um algoritmo de controle de admissão de conexões para avaliar se a nova conexão pode ser admitida sem afetar a QoS das demais conexões existentes.

Ger

encia

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o

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Se a conexão for aceita, o tráfego do aplicativo é enviado

para a camada de adaptação ATM onde é segmentado em células ATM.

Parâmetros de QoS




Descritores de Tráfego

Cat

egor

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ervi

ço

Nível deConexões


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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Para garantir que a QoS seja mantida para a nova

conexão e para as demais conexões da rede, a rede ATM deve verificar se o tráfego das conexões está de acordo com o negociado no contrato de tráfego.

Esta verificação é feita por funções de monitoramento de conformidade.

Ger

encia

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o

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego O tráfego da conexão que satisfaz as funções de

monitoramento de conformidade é então enviado pela rede onde deverá passar por vários pontos de multiplexação.



Controle de Fluxo



Transmissão

Ger

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Para que a QoS da conexão possa ser melhor atendida e

ao mesmo tempo os recursos da rede sejam melhor utilizados, as células ATM deverão ser armazenadas em estruturas de filas antes de serem transmitidas para os enlaces físicos ou comutadas nos comutadores.G

eren

ciam

ento

de

Tráf

ego

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Estas estruturas de filas são servidas de acordo com um

algoritmo de escalonamento, que é projetado para atender aos pré-requisitos de QoS de todas as conexões.



Controle de Fluxo



Transmissão

Ger

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o

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Embora o controle de admissão de conexões verifique se

uma nova conexão pode ser estabelecida, situações de congestionamento nos componentes da rede ainda podem acontecer.

Nestas situações, funções de controle de congestionamento são utilizadas para gerenciar o tráfego que chega ao ponto de congestionamento.

Ger

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o

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Estas funções asseguram que as células ATM serão

descartadas de uma forma justa e que a QoS de cada conexão seja assegurada.



Controle de Fluxo



Transmissão

Ger

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men

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o

Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Para alguns serviços, funções de controle de fluxo são

implementadas na rede e nos terminais a fim de prevenir o congestionamento.



Controle de Fluxo



Transmissão

Ger

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego As funções de controle de fluxo ajustam dinamicamente a

taxa de transmissão dos terminais evitando que a rede fique congestionada.

Ger

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Contrato de Tráfego ATM Componentes do Contrato de Tráfego Categorias de Serviço Descritores de Tráfego Parâmetros de Qualidade de Serviço Definição de Conformidade

Ger

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Contrato de Tráfego Um contrato de tráfego segundo o ATM Forum inclui:

A categoria de serviço a ser utilizada.

Os parâmetros de qualidade de serviço que descrevem a QoS desejada de acordo com as possibilidades disponíveis em cada categoria de serviço.

As características do tráfego que será transmitido pelo cliente de acordo com descritores de tráfego pré-definidos para cada categoria de serviço.

A definição de como o tráfego deve se comportar de acordo com várias opções de definições de conformidade para cada categoria de serviço.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categoria de Serviço O ATM Forum definiu as seguintes categorias de serviço:

Taxa de Bits Constante CBR – Constant Bit Rate

Taxa de Bits Variável em Tempo Real rt-VBR – Real-Time Variable Bit Rate

Taxa de Bits Variável não em Tempo Real nrt-VBR – Non-Real-Time Variable Bit Rate

Taxa de Bits Disponível ABR – Available Bit Rate

Taxa de Bits Não Especificada UBR – Unspecified Bit Rate

Taxa de Frame Garantida GFR – Guaranteed Frame Rate

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço CBR

É usada para atender aplicativos em tempo real que: Requeiram atrasos rigidamente limitados.

Sejam sensíveis a variações de atraso.

Requeiram probabilidades extremamente baixas de perda de células.

Possuam um perfil de tráfego constante.

Exemplos são: Aplicativos de voz, vídeo e de emulação de circuitos.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço CBR (cont.)

A categoria de serviço CBR reserva para as suas conexões uma taxa de pico de transmissão de células (PCR – Peak Cell Rate), que não precisa ser utilizada o tempo todo.

Porém, esta taxa de pico deve estar disponível instantaneamente quando necessária, a fim de garantir os pré-requisitos de QoS negociados no contrato de tráfego.

Na categoria CBR, células que sofrerem atrasos maiores do que os especificados poderão ser desconsideradas pelos aplicativos de destino.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço rt-VBR

É usada para atender aplicativos em tempo real que: Requeiram atrasos rigidamente limitados.

Sejam sensíveis a variações de atraso.

Requeiram probabilidades baixas de perda de células.

Possuam um perfil de tráfego surtuoso.

Exemplos são: Aplicativos de vídeo de taxa variável, tráfego frame relay e vídeo

conferência.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço rt-VBR (cont.)

A categoria de serviço rt-VBR reserva para as suas conexões uma taxa de transmissão que fica abaixo da taxa de pico (PCR) e acima de uma taxa sustentável de células (SCR – Sustainable Bit Rate).

Quanto mais próxima da taxa SCR for a taxa de transmissão reservada, maior será o ganho estatístico conseguido. Porém, um maior espaço em buffer deve ser reservado para esta conexão.

Na categoria rt-VBR, assim com na categoria CBR células que sofrerem atrasos maiores do que aqueles especificados também poderão ser desconsideradas pelos aplicativos de destino.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço nrt-VBR

É usada para atender aplicativos de transmissão dados que:

Não precisem de qualquer limite de atraso ou de variação de atraso.

Requeiram probabilidades baixas de perda de células.


Exemplos são: Aplicativos de transmissão de dados em geral, de transmissão de

tráfego frame relay e de transmissão de tráfego de LANs emuladas.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço nrt-VBR

Da mesma forma que a categoria de serviço rt-VBR, a categoria nrt-VBR reserva para as suas conexões uma taxa de transmissão que fica abaixo da taxa de pico e acima da taxa sustentável.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço ABR

É usada para atender aplicativos de transmissão dados que:

Não precisem de qualquer limite de atraso ou de variação de atraso.

Requeiram probabilidades de perda de células moderadas.


Requeiram um ajuste dinâmico da largura de faixa de transmissão (largura de faixa sobre demanda).

Exemplos são: Aplicativos de transmissão de tráfego de LANs emuladas.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço ABR (cont.)

A categoria ABR reserva para as suas conexões uma taxa mínima de transmissão (MCR – Minimum Cell Rate), que pode ser aumentada após o estabelecimento da conexão.

Porém, esta taxa deve permanecer abaixo da taxa de pico PCR.

Para isso, um mecanismo de controle de fluxo (ABR Flow Control) foi desenvolvido.

A realimentação da fonte é feita através de células específicas de controle, chamadas células de gerenciamento de recursos (RM – Resource Management).

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço UBR

É usada para atender aplicativos de transmissão de dados que:

Possam compartilham a largura de faixa restante sem a necessidade de utilizar qualquer mecanismo de controle de fluxo.

Não necessitem de qualquer garantia de atraso, variação de atraso e de perda de células.

Exemplos são: Aplicativos TCP/IP.

A categoria UBR não reserva largura de faixa para as suas conexões. Apenas especifica que a taxa de transmissão deve ficar abaixo da taxa de pico PCR.

Ger

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço GFR

É usada para atender aplicativos de transmissão dados que: Possam compartilham a largura de faixa restante sem a

necessidade de utilizar qualquer mecanismo de controle de fluxo.

Não necessitem de qualquer garantia de atraso e de variação de atraso.

Possam suportar altas probabilidades de perdas de células quando a aplicação exceder uma largura de faixa mínima garantida.

Exemplos são: Aplicativos de transmissão de tráfego frame relay.

Ger

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Parâmetros de Qualidade de Serviço A QoS requerida por uma determinada conexão é

caracterizada através de um conjunto de parâmetros de QoS.

Os parâmetros de QoS são divididos em dois grupos: Parâmetros que podem ser negociados na UNI. Parâmetros que não podem ser negociados na UNI.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Parâmetros de Qualidade de Serviço Parâmetros que podem ser negociados na UNI:

Máximo Atraso de Transferência de Célula maxCTD – Maximum Cell Transfer Delay Determina o máximo atraso de transferência de células tolerável para

uma dada conexão.

Variação de Atraso de Célula Pico a Pico P2P CDV – Peak-to-peak Cell Delay Variation É a diferença entre o melhor e o pior caso de variação de atraso de

célula experimentado em uma conexão.

Taxa de Perda de Células CLR – Cell Loss Ratio É a razão da soma das células perdidas sobre o total de células

transmitidas.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Descritores de Tráfego Servem para descrever o tráfego que um determinado

aplicativo irá transmitir na rede.

Cinco descritores de tráfego foram definidos: Taxa de Pico de Células

PCR – Peak Cell Rate Taxa Sustentável de Células

SCR – Sustainable Cell Rate Máximo Tamanho de Surto

MBS – Maximum Burst Size Taxa Mínima de Células

MCR – Minimum Cell Rate Tamanho Máximo de Frame

MFS – Maximum Frame Size

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Descritores de Tráfego PCR

Caracteriza a taxa de pico de transmissão de um aplicativo que utiliza a rede de transporte ATM. É expressada em células/segundo.

SCR Caracteriza o limite superior da taxa média de transmissão de um

aplicativo que utiliza a rede de transporte ATM. É expressada em células/segundo.

MBS Representa o nível de surto do tráfego de um determinado

aplicativo. Especifica o número máximo de células que podem ser

transmitidas por um aplicativo à taxa PCR sem que haja violação da taxa SCR negociada. É expresso em células.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Definição de Conformidade Determina para que tipo de células ATM (se com CLP = 0

ou com CLP = 0+1) os parâmetros de QoS e os descritores de tráfego são definidos e quais são as ações que a rede pode tomar para punir o tráfego não conforme.

Quando as garantias de QoS se aplicam para o tráfego agregado (CLP = 0+1), as células com CLP = 0 e com CLP =1 são tratadas da mesma forma, sem diferenciação de prioridades. Neste caso, a definição de conformidade é dita CLP transparente.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Definição de Conformidade Uma ou mais definições de conformidade foram definidas

para cada categoria de serviço ATM: CBR

CBR.1 Rt-VBR e Nrt-VBR

VBR.1, VBR.2 e VBR.3 ABR

ABR.1 UBR

UBR.1 e UBR.2 GFR

GFR.1 e GFR.2

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Definição de Conformidade Definição de

Conformidade

Categorias

de Serviço

Fluxo

PCR

Fluxo

SCR

Fluxo

MCR

Ação sobre

células não

conformes

CLR Max-CTD

P2P-CDV

CBR.1 CBR 0+1 Não se

aplica

Não se

aplica Descarta 0+1 0+1

VBR.1 rt-VBR

nrt-VBR 0+1 0+1

Não se

aplica Descarta 0+1 0+1 (rt)

VBR.2 rt-VBR

nrt-VBR 0+1 0

Não se

aplica Descarta 0 0 (rt)

VBR.3 rt-VBR

nrt-VBR 0+1 0

Não se

aplica Marca 0 0 (rt)

ABR.1 ABR 0 Não se

aplica 0 Descarta 0

Não se

aplica

GFR.1 GFR 0+1 Não se

aplica 0 Descarta 0

Não se

aplica

GF.2 GFR 0+1 Não se

aplica 0 Marca 0

Não se

aplica

UBR.1 UBR 0+1 Não se

aplica

Não se

aplica Descarta

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aplica

Não se

aplica

UBR.2 UBR 0+1 Não se

aplica

Não se

aplica Marca

Não se

aplica

Não se

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Definição de Conformidade

Especificado: Significa que o atributo é informado para a rede no momento do estabelecimento da conexão.Não se aplica: Significa que o atributo não faz parte do contrato de tráfego de uma dada categoria.De acordo: Significa que o atributo é informado para a rede no momento do estabelecimento da conexão e que a rede garante estes atributos caso a conexão seja aceita.Não considerado: Significa que o atributo não é considerado no momento da decisão de aceitação de uma nova conexão.

Categorias de Serviço Atributos CBR rt-VBR nrt-VBR ABR GFR UBR

PCR Especificado. Especificado. Especificado. Especificado. Especificado. Especificado.

SCR, MBS Não se aplica. Especificado. Especificado. Não se aplica. Não se aplica. Não se aplica.

MCR Não se aplica. Não se aplica. Não se aplica. Opcional. Não se aplica. Não se aplica.

MCR, MBS e

MFS

Não se aplica. Não se aplica. Não se aplica. Não se aplica. Especificado. Não se aplica.

CLR De acordo. De acordo. De acordo. Não

considerado.

Não

considerado.

Não

considerado.

Max-CTD De acordo. De acordo. Não

considerado.

Não

considerado.

Não

considerado.

Não

considerado.

P2P-CDV De acordo. De acordo. Não

considerado.

Não

considerado.

Não

considerado.

Não

considerado.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Admissão de Conexões Determina se uma nova conexão pode ou não ser

estabelecida. Para tanto é necessário que em cada equipamento um

algoritmo de controle de admissão de conexões seja consultado, de forma a verificar se os pré-requisitos de QoS desejados por esta conexão podem ser aceitos sem que a QoS das conexões já existes seja deteriorada.

Tipicamente, as regras utilizadas para determinar se uma nova conexão pode ser aceita ou não diferem para cada categoria de serviço.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Admissão de Conexões Um algoritmo de CAC eficiente deve obter o maior ganho

estatístico possível, sem violar as garantias de QoS.

Ganho Estatístico x Garantias de QoS

Dependendo das regras utilizadas, os algoritmos de CAC podem ser:

Conservativos Agressivos

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Admissão de Conexões Conservativos

Alocam recursos além dos necessários, a fim de garantir que não haja nenhuma violação de QoS.

Exemplo: Alocação de Taxa de Pico.

Agressivos Alocam recursos iguais ou até mesmo menores do que os

necessários, a fim de aumentar a eficiência do uso dos recursos da rede.

Algoritmos agressivos tem por objetivo explorar o ganho estatístico que pode ser obtido devido a natureza surtuosa do tráfego.

Exemplo: Alocação de Largura de Faixa Efetiva.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Admissão de Conexões Alocação de Taxa de Pico

Este algoritmo aceita uma nova conexão se a largura de faixa disponível para transmissão for suficiente para atender a taxa de pico de células descrita pelo PCR desta conexão.

Alocação de Largura de Faixa Efetiva Este algoritmo aceita uma nova conexão se a largura de

faixa disponível para transmissão for suficiente para atender a uma largura de faixa efetiva (e0) desta conexão.

PCRSCRCB

BSCR

CBB

SCRSCRPCR

BCB

PCR

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Monitoramento de Conformidade Verifica se o tráfego submetido para a rede está de acordo

com o contrato de tráfego negociado.

Para isso, a rede ATM atua sobre as células não conformes por meio de uma função de policiamento de tráfego (TP – Traffic Policing), que também é chamada de função de controle de utilização de parâmetros (UPC – Usage Parameter Control).

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Monitoramento de Conformidade O policiamento é geralmente realizado na interface UNI,

embora também possa ser realizado entre duas redes.

Na prática, o policiamento de tráfego é realizado somente na entrada da rede ou logo após a um algoritmo de formatação de tráfego (TS – Traffic Shaping).

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Monitoramento de Conformidade O policiamento de tráfego é uma função não intrusiva:

Não atrasa ou modifica as características de um determinado fluxo de células, a não ser pela remoção de células não conformes e pela mudança do bit de prioridade CLP.

O policiamento de tráfego é implementado através de algoritmos genéricos de controle de taxa (GCRA – Generic Cell Rate Algorithm).

Dois tipos de GCRA foram definidos: Leaky Bucket Virtual Scheduling

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Armazenamento de Células Uma rede ATM provê suporte para uma grande variedade

de serviços com diferentes requisitos de QoS.

Estes serviços compartilham os recursos da rede (largura de faixa, armazenamento, etc.) e tentam utilizá-los simultaneamente.

Devido ao compartilhamento de recursos, pontos de congestionamento poderão aparecer na rede, causando a necessidade do uso de estruturas de filas (Queueing Structures) para armazenar temporariamente células ATM.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento Escalonadores são necessários para extrair células de

estruturas de filas e transmiti-las (servi-las) apropriadamente de forma a atender os requisitos de QoS de cada conexão.

Portanto, um escalonador é um mecanismo de gerenciamento de tráfego responsável pela arbitração entre filas a serem servidas e pela alocação de largura de faixa para estas filas.

As filas de uma estrutura de filas podem ser divididas em vários grupos lógicos, cada um dos quais servidos por um escalonador.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento Um escalonador robusto protege os fluxos de tráfego de

fontes ou usuários maliciosos (ou mal comportados) sem depender somente da função de policiamento.

Ele também permite o uso eficiente da largura de faixa disponível sob qualquer situação de variação de carga na rede.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento Os algoritmos de escalonamento podem ser classificados

em três tipos: Escalonamento Baseado em Prioridades

Priority-based scheduling

Escalonamento com Divisão Justa Fair-share scheduling

Escalonamento com Regulação de Tráfego Traffic shaping

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento Baseado em Prioridades Um escalonador baseado em prioridades aloca uma

prioridade para cada fila da estrutura de filas e serve elas em ordem de prioridade.

Uma fila de baixa prioridade só é servida quando não existir nenhuma célula esperando por serviço em qualquer outra fila de alta prioridade.

Ou seja, células cuja fila tem prioridade alta serão servidas primeiro, mesmo que as células de uma fila de baixa prioridade tenham chegado primeiro.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento com Divisão Justa Uma alternativa ao escalonamento baseado em

prioridades é o escalonamento com divisão justa, na qual para cada fila da estrutura de filas uma porção da largura de faixa é alocada de acordo com um peso (weigth).

Ou seja, o escalonador divide a largura de faixa disponível entre as filas baseado em um peso justo.

A divisão justa é um conceito que introduz isolamento entre várias filas durante um congestionamento, minimizando assim a interação entre o tráfego de diferente filas.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento com Divisão Justa Os escalonadores com divisão justa podem ser

classificados em duas categorias:

Conservativos (work-conserving) São aqueles que nunca deixam sobrar largura de faixa quando existe

tráfego em qualquer uma das filas.

Não-conservativos (non- work-conserving) Funcionam ao contrário dos conservativos, ou seja deixam sobrar

largura de faixa mesmo que exista tráfego em qualquer uma das filas.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento com Regulação de Tráfego O objetivo do traffic shaping é criar um fluxo de células em

uma conexão que seja concordante com os seus descritores de tráfego.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Congestionamento Para evitar que a QoS das conexões da rede seja afetada

pelo congestionamento das estruturas de filas, mecanismos de controle de congestionamento precisam ser implementados em cada nó da rede.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Congestionamento Os objetivos destes mecanismos são:

Maximizar a eficiência do uso dos recursos de armazenamento. Para isso é utilizado um algoritmo de gerenciamento de estrutura de filas (BM – Buffer Management).

Distribuir os recursos de armazenamento de forma justa entre as conexões, de forma que a QoS de cada conexão seja respeitada.

Prevenir que as conexões afetem a QoS uma das outras.

Decidir quais células devem ser descartadas quando a ocupação da estrutura de filas ultrapassa um determinado valor. Para isso é utilizado um algoritmo de descarte seletivo de células (SD – Selective Discard).

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Gerenciamento de Estruturas de Filas O objetivo é administrar de forma eficiente o espaço

disponível em uma estrutura de filas e isolar o tráfego destinado a diferentes filas.

A eficiência é conseguida através do compartilhamento do espaço físico disponível no maior número possível de filas.

Alguns dos algoritmos de gerenciamento oferecem isolamento naturalmente, enquanto outros precisam ser acoplados a algoritmos de descarte seletivo de células mais inteligentes de maneira a prevenir que uma fila da estrutura utilize mais recursos do que o permitido e acabe estorvando outras filas.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Gerenciamento de Estruturas de Filas Exemplos de algoritmos de BM:

Particionamento Completo (Complete Partitioning) Divide o espaço disponível de forma fixa para cada fila de estrutura.

Mesmo que uma fila esteja desocupada, seu espaço não pode ser utilizado por outras filas.

Neste algoritmo, o QoS de uma fila jamais será afetado pelo tráfego em outras filas.

Compartilhamento Completo (Complete Sharing) Todo o espaço disponível é compartilhado por todas as filas. Qualquer fila pode ocupar todo o espaço disponível. Neste algoritmo, o QoS de uma fila pode ser afetado pelo tráfego em

outras filas.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Gerenciamento de Estruturas de Filas Exemplos de algoritmos de BM (cont.)

Compartilhamento com Alocação Mínima Reserva um espaço mínimo para cada fila da estrutura. O espaço

remanescente pode ser ocupado totalmente por qualquer uma das filas. Portanto, este algoritmo prove um certo nível de isolamento entre as

filas.

Compartilhamento com Tamanho Máximo de Filas Cada fila da estrutura pode ocupar um espaço máximo. Quando este espaço é atingido, células serão descartadas mesmo que

haja espaço disponível. Este algoritmo protege a estrutura de filas de um uso injusto do espaço

disponível, porém não é eficiente pois descarta células mesmo havendo espaço livre.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Gerenciamento de Estruturas de Filas Exemplos de algoritmos de BM (cont.)

Compartilhamento com Alocação Mínima e Tamanho Máximo de Filas

Este algoritmo é uma combinação dos dois anteriores, e portanto usufrui das suas vantagens.

Particionamento com Limiares Dinâmicos Este algoritmo mantém limiares dinâmicos para cada conexão, que são

calculados pelo Algoritmo de Controle de Admissão de Conexões.

Se uma conexão atingiu o seu limiar, a próxima célula que chegar desta conexão irá acionar o Algoritmo de Descarte Seletivo de Células para descartar esta célula ou outra menos prioritária.

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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Descarte Seletivo de Células Quando uma célula é recebida em um ponto de acesso a

uma estrutura de filas, uma decisão precisa ser tomada: armazenar ou descartar a célula recebida.

Esta decisão é baseada na combinação de um ou mais dos seguintes fatores:

Prioridade da célula (bit CLP) para serviços que diferenciam o CLP, ou prioridade da classe de serviço se o tráfego de várias classes de serviço for misturado na mesma estrutura de filas.

Medidas de ocupação da estrutura de filas combinadas com limiares de aceitação em filas.

Estado do descarte de frames para serviços da AAL 5.

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Documents

Tutorial Redes ATM