ATM (Asynchronous Transfer Mode). Transmisión asíncrona de información

Transferencia de datos. Cuellos de botella. Integración y funcionamiento. Problemas. Programación. Teletrabajo. Comunicaciones. Redes

  • Enviado por: Alexander
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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CARACTERÍSTICAS DE ATM

En las siguientes líneas, vamos a describir brevemente las características principales del modo de transferencia asíncrono ( ATM ), para poder visualizar globalmente en qué consiste:

  • Es una técnica orientada a paquetes, en la que el flujo de información se organiza en bloques de tamaño fijo y pequeño, que reciben el nombre de celdas.

  • Las celdas se transfieren usando la técnica de multiplexación asíncrona por división en el tiempo.

  • Es un modo de transferencia orientado a la conexión, es decir, cada llamada se constituye en un canal virtual en el multiplex ATM.

  • La información de señalización va por un canal virtual diferente, evitando así cualquier problemática que pudiera surgir.

  • Se garantiza la secuencia de entrega de las células transmitidas por el mismo canal virtual.

  • No existe protección contra errores ni control de flujo en la transferencia de información entre los enlaces. Estos se realizan extremo a extremo entre los terminales de manera transparente a la red, aunque existe un control del tráfico y la congestión en la red.

  • La cabecera de las celdas tiene una funcionalidad reducida: identifica las células pertenecientes a la misma comunicación, es decir, al mismo circuito virtual.

NIVELES ATM

El modo de transferencia asíncrono ( ATM ) define una nueva forma de transmisión de la información, de tal manera que permite un diferente ancho de banda para las distintas aplicaciones, permitiendose así un mejor aprovecha-miento de éste, ya que podremos asignar diferente cantidad para diferentes aplicaciones que manejen un mayor o menor volúmen de información ( Correo electrónico vs Aplicaciones multimedia ).

Para llevar a cabo esta función, ATM se subdivide en varios subniveles, que a continuación describimos rápidamente:

NIVEL AAL: Adapta la información del servicio a las celdas ATM. Se

subdivide en los niveles CS ( Subnivel de convergencia ) y

en SAR ( Segmentación y reensamblado ).

NIVEL ATM: Realiza la conmutación/encaminamiento de las celdas, así como

la multiplexación.

NIVEL PHY: Encargado del transporte de la información ( celdas ). Se

subdivide en TC (Subnivel de convergencia de transmisión) y

PMD ( Subnivel dependiente del emdio físico ).

El nivel ATM descrito anteriormente en totalmente independiente del medio físico de tranmisión utilizado para transportar las celdas ATM. Simplemente se encarga de la conmutación / encaminamiento de las celdas. Para ello, se basa en la cabecera de las celdas, que refleja dos campos: ICV o identificador de canal virtual , y el ITV, el identificador de trayecto virtual, que respectivamente son:

Canal Virtual: Se asigna dinámicamente para las distintas conexiones

dentro de una misma comunicación.

Trayecto Virtual: Es la conexión permanente entre los dos terminales de la

comunicación, sobre la que irán diferentes canales virtuales.

Esta cabecera en incluida por este nivel para enviar la celda al subnivel físico, o bien es la encargada de analizarla en la recepción de una celda.

Con esta definición, en el medio físico serán las transportadas las celdas en lo que se conoce como multiplex ATM, que consistirá en un tren infinito de celdas contiguas, algunas de las cuales pueden no estar asignadas a ninguna comunicación.

SERVICIOS QUE SOPORTA ATM

Con la configuración establecida en los apartados anteriores, el modo de transferencia asíncrono nos permite establecer diferentes tipos de comunicación entre dos terminales.

Los diferentes servicios que nos ofrece son los siguientes:

  • TELEFONÍA: Servicio de AUDIO.

  • VIDEO TELEFONÍA: Servicios de AUDIO y VIDEO STANDARD.

  • TV DE DEFINICIÓN STANDARD: Servicios de DATOS,

TELETEXTO, AUDIO y VIDEO STANDARD.

  • TV DE ALTA DEFINICIÓN: Servicios de DATOS,TELETEXTO,

AUDIO, VIDEO STANDARD y VIDEO DE

ALTA DEFINICIÓN.

  • VIDEO LIBRERÍA: Servicios de DATOS, AUDIO y VIDEO

STANDARD.

  • DATOS ALTA VELOCIDAD: Servicio de DATOS.

A continuación pasaremos a tratar el artículo en cuestión, a partir de los conocimientos descritos en estos apartados.

VENTAJAS DE ATM SOBRE LAS LAN

En las redes actuales, podemos encontrar los siguientes y principales problemas a partir de la aparición de nuevos equipos más y más potentes:

  • Transferencia de datos muy grandes (del orden de Gigabytes)

  • Tráfico de red en aumento.

Ante estos problemas, la solución que los administradores de las redes buscan es la ampliación del ancho de banda, lo cual tiene el inconveniente de que no todas las aplicaciones necesitan el mismo ancho de banda, con lo que la asignación fija de un ancho de banda determinado provoca el desaprovechamiento de tan preciado recurso, ya que no todas las aplicaciones necesitan el mismo ancho de banda continuamente, sino que existen picos de información.

Para solucionar este problema aparece el Modo de transmisión asíncrona, ATM , cuyas principales características (según sus proveedores) son:

  • Velocidades de ancho de banda mayores de 1Gbps.

  • Garantías para desarrollar aplicaciones multimedia.

  • Capacidad para diferentes tecnologías de acceso (Ethernet, Frame Relay o FDDI)

A partir de 1996 existen en el mercado nuevos productos y servicios ATM para redes de área local y extendida. Estos productos van desde adaptadores de 25'6 Mbps a conmutadores con puertos Ethernet incorporados.

Sin embargo no será hasta 1998 cuando aparezcan nuevos productos software y hardware que permitan pasar de una red normal a la infraestructura ATM, debido al alto coste de reemplazamiento de lo que sería la espina dorsal de las redes por los equipos ATM.

SOLUCIONES ATM A LOS

“CUELLO DE BOTELLA”

Las redes de área local utilizadas tradicionalmente poseen las siguientes características:

  • Utilizan tecnologías “store and forward”.

  • Utilizan encaminadores no orientados a la conexión.

De este modo,cuando un usuario desea enviar datos a otro usuario,no existe un circuito específico, sino que se intenta aprovechar al máximo el ancho de banda de la red para esa aplicación.

Así, cuando existen problemas de congestión, debido al aumento del volumen de tráfico en la red, el rendimiento de la red disminuye influyendo en las aplicaciones de todos los usuarios, ya que podemos indicar que el ancho de banda se considera como un servicio compartido, es decir, todo el ancho de banda es compartido por todos los usuarios.

ATM cambia radicalmente de filosofía, en cuanto que se basa en la comunicación orientada a la conexión, permitiendo conexiones más fiables entre los usuarios, y principalmente, permitiendo un mejor ancho de banda, ya que para cada tipo de aplicación se `reserva' una cantidad de ancho de banda según el tipo que sea. De esta manera, aplicaciones como el Correo Electrónico usará un ancho de banda acorde con el tráfico de información que cursa, muy diferente al de una aplicación del tipo Multimedia.

De este modo al reservar el ancho de banda de un circuito virtual, nada de lo que puede ocurrir en el resto de la red durante el transcurso de nuestra comunicación podrá repercutir en la calidad de la misma.

COMO INTEGRAR ATM CON LO YA EXISTENTE

El mejor método para pasar de una red convencional a ATM consiste en proporcionar ATM en primer lugar a aquellos grupos que necesiten un mayor uso de los recursos de la red. Esto se realiza mediante tarjetas adaptadoras ATM, que se conectarán con el resto de tarjetas de red mediante puentes. Estas tarjetas no suponen un gran desembolso económico para la empresa o el cliente, y permite introducir ATM de una manera suave, sin romper con lo ya establecido.

El problema que nos podemos encontrares que hemos pasar de unas tecnologías y protocolos que estaban pensados para unos requisitos específicos, como por ejemplo, Ethernet, a una red como ATM, cuya principal característica es que es asíncrona, además de utilizar comunicaciones orientadas a la conexión.

ATM es capaz de garantizar de que cada protocolo tenga unas determinadas características con las que le sea posible ofrecer los servicios que normalmente ofrece a sus usuarios. Esto lo hace dando para cada tipo de protocolo existente en esa red un circuito virtual ( LANE ) con unas características adecuadas a ese protocolo. De este modo, cualquiera aplicación que utilice cualquier tipo de protocolo existente en el mercado, será capaz de acceder a la red ATM, con todas las ventajas que esta ofrece al usuario.

ATM también permite conexiones vía satélite a través de Comsat World Services, que ofrece dos niveles de servicio.

  • Uno de ancho de banda medio y alto para empresas públicas de telecomunicaciones.

  • Otro ancho de banda para clientes con redes multinacionales.

Estos servicios emplean terminales VSAT que son estaciones terrestres móviles, que son capaces de manejar enlaces de alta capacidad con los satélites del sistema fijo Intelsat.

De este modo, será posible establecer comunicaciones de videoconferencia y multimedia en tiempo real entre dos lugares opuestos del globo, con el consiguiente beneficio para la empresa.

EL FUNCIONAMIENTO DE ATM

La palabra clave en ATM es conexiones, ya que en ATM cuando se envían datos dos usuarios, se establece un circuito virtual que conecta al usuario directamente con el usuario remoto (algo parecido a lo que hace la red telefónica), mientras que las tecnologías de red actuales (FDDI, Token Ring, Ethernet) lo que hacen es unir al usuario con la red, pero no con el usuario destino.

Las ventajas de ATM ( Orientado a la conexión) frente al resto de redes son las siguientes:

Lo que se define como “calidad de servicio”, esto es, ATM mantiene el ancho de banda de una comunicación sin que el resto del tráfico que haya por la red influya lo más mínimo, porque se negocia en la conexión el ancho de banda que se va a utilizar según la aplicación.

La “calidad de servicio” es negociable, contando las especificaciones de ATM con diferentes niveles de servicio. Algunos de ellos son:

  • Velocidad de bits disponible” (ABR). ATM ofrece un ancho de banda, pero no garantiza que en esa conexión no haya interrupciones. Recomendado para transferencia de archivos.

  • Velocidad de bits constante” (CBR). ATM ofrece un ancho de banda, y en este caso lo garantiza durante toda la sesión. Es muy recomendado si se utilizan videoconferencias.

Proporciona un ancho de banda que va desde 25'6 Mbps a 1 Gbps dependiendo de las necesidades.

  • ATM es una tecnología que puede soportar cualquier tipo de datos (voz, texto, imagen ...) en cualquier tipo de red (LAN o WAN).

  • LOS PROBLEMAS DE ATM

    El principal problema que se encuentran las empresas para instalar ATM es el económico. El alto precio de las tarjetas adaptadoras (varían entre 40.000 y 140.000) impiden que las empresas opten por esta tecnología de red, ya que la mayoría de las redes ni siquiera han sido amortizadas.

    Otro inconveniente es que hasta mediados de 1995 no existía ningún estándar que especificase cómo se debía pasar de una red clásica a una red ATM, por lo que las empresas que optaban por el cambio a ATM debían realizar un cambio brusco de su red anterior a ATM, con el consiguiente desembolso económico.

    Además, mientras ATM se ha ido desarrollando, han ido surgiendo tecnologías paralelas que ofrecen altas velocidades en la transmisión de datos y con un precio más asequible.

    • Ethernet y Token Ring clásicas usando concentradores. Pueden ofrecer un ancho de banda suficiente para realizar transmisiones multimedia, con límites de 10 y 16 Mbps respectivamente.

    • 100VG-AnyLAN: Ofrece una velocidad de entre 10 y 100Mbps y ancho de banda dedicado.

    • Fast Ethernet: Ofrece velocidad de entre 10 y 100Mbps, pero no ofrece ancho de banda dedicado.

    PROGRAMACIÓN EN ATM

    Los programas diseñados para ATM deberán manejar datos en tiempo real, además suministrar datos rápidamente a otros ordenadores y todo esto compartiéndolo con señales concurrentes de audio y vídeo, además de ir informando a la red de la prioridad de lo que se envía, así como del ancho de banda requerido.

    La programación de estas nuevas aplicaciones es muy complicado para los programadores, ya que no existen todavía las necesarias API´s que les permitan olvidarse del problema de la implementación física y ocuparse únicamente de la programación.

    Actualmente no existe una aplicación de este tipo, siendo lo que más se aproxima a esta es Winsock 2.0. Otra aplicación parecida es LANE, proporcionada por la propia ATM, que proporciona una interfaz de MAC para IPx no ATM, NetBEUI.

    También existe un protocolo IP que adapta redes TCP/IP a ATM, denominado IP sobre ATM.

    Winsock 2.0.

  • Para ser compatible con la versión 1.1. incluye las llamadas Winsock que permiten establecer enlaces, enviar y recibir datos por los enlaces y eliminarlos cuando la comunicación haya finalizado.

  • Para ATM, Winsock 2.0. permite la calidad de servicio, con lo que las aplicaciones pueden negociar el nivel de servicio para un determinado ancho de banda así como prioridades y agrupaciones de socket (conexiones).

  • Emulación de Red de Área Local (LANE).

    LANE intenta que las aplicaciones que actualmente existen trabajan sobre ATM. Esto lo hace ofreciendo un nivel de servicio MAC complementario al que poseen los concentradores en las LAN.

    La capacidad de servicio MAC permite la utilización de los distintos protocolos de comunicación y los controladores existentes.

    La desventaja que tiene es que LANE no mejora la calidad de servicio, por lo que no aprovecha ATM al máximo.

    LANE también especifica como han trabajado sobre redes ATM las tres características de la norma IEEE 802 (transmisión sin conexión, teleenvío /multienvío de mensajes y direcciones MAC unidas fisicamente).

    LANE posee un protocolo de resolución de direcciones que se encarga de relacionar una dirección ATM con una dirección MAC, construyendo el circuito virtual entre los extremos. Para teleenvío / multienvío de mensajes LANE dirige circuitos punto a punto y punto a multipunto salientes.

    LANE también define el formato de los paquetes ATM para que ésta trabaje como otra capa física y además, cómo un adaptador ATM en un terminal pueda trabajar como una intefaz lógica con otro protocolo en ese terminal.

    IP sobre ATM.

    Ha sido necesario especificar cómo colocar paquetes IP en unidades de datos de protocolo y convertirlos en celdas ATM para poder obtener esta aplicación, debido a que IP no reconoce los protocolos de MAC. Ésta es la técnica que se conoce como encapsulamiento.

    Estas especificaciones a las que hemos hecho referencia son las siguientes:

    • RFC 1483. Define la encapsulación de datagramas IP.

    • RFC 1577. Especifica cómo trabajar con direcciones IP en ATM.

    Ambas especificaciones tratan ATM, no como lo hace LANE (adaptación de un tipo de aplicaciones hacia ATM), sino como una sustitución de los nodos IP actuales.

    IP sobre ATM trabaja mejor que LANE en cuanto a paquetes de datos más grandes y tráfico unidireccional, mientras que es menos eficiente en cuanto al tráfico multidireccional.


    ATM Y EL TELETRABAJO.

    Cada vez son más las personas que necesitan realizar su trabajo desde un lugar externo a su puesto de trabajo, gracias a la proliferación de los ordenadores portátiles.

    Actualmente, la gran mayoría de las centrales telefónicas ya son digitales, lo cual significa que la mayoría de los conmutadores de las oficinas centrales son también digitales, permitiendo un mejor intercambio de datos en las redes.

    Existen dos tipos de tecnologías digitales:

    • DSL (Línea Digital de Abonados). Se está implantando y permite mejorar el rendimiento de la línea en las transmisiones de voz y datos, las cuales son las necesidades más demandadas.

    • RDSI, cuyo uso se extiende rápidamente. Posee una velocidad de transmisión mínima de 64Kbps, además de ofrecer hasta 2 tipos de comunicación simultánea.

    ATM permite la conexión con estos dos tipos de tecnologías usando las líneas telefónicas que existen en la actualidad, y manteniendo la alta velocidad en la comunicación que ofrece en sus características.


    MODO DE TRANSFERENCIA ASÍNCRONO: ATM

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