Modo Asíncrono de Transferencia

Informática. Transferencia de datos. ATM (Asynchronous Transfer Mode). Estructura de la celda. Modelo. Capas. Conmutación. Tipos de conexión. Aplicaciones multimedia

  • Enviado por: Sergio Paredes Argudín
  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 28 páginas
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Indice

  • Introducción

  • ATM (Asynchronous Transfer Mode)

  • Estructura de la Celda ATM

  • Modelo AT

  • Capas ATM

  • Conmutación ATM

  • Tipos de Conexión ATM

  • Aplicaciones Multimedia con ATM

  • Conclusiones

  • Cuestionario

  • Bibliografía

  • Introducción

    El Modo Asíncrono de Transferencia (ATM), es una de las mas nuevas tecnologías actuales que prometen ser el futuro de telecomunicaciones involucrando información de muy diferentes tipos, como audio, video y también forma la base para el B-ISDN, o Broadband -Integrated Services Digital Network. (Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha) . La B-ISDN está diseñada para ser la red más inteligente, incorporando sistemas de control que permiten al proveedor iniciar una conexión dependiendo de el tráfico de señales ,o el tipo de señales que están siendo transmitidas. La implementaciones de ATM puedentransmitir datos desde 25 hasta 622 Mbps.

    ATM es una técnica de transporte de telecomunicaciones, y se diferencía en redes de transferencia sincronizada (STM`s) en que no se transmite la información en paquetes de información repetitiva y sincronizada con algún contador de tiempo. En una red ATM, las celdas de información son nada más transmitidas cuando el usuario está accesando o manipulando la información, al contrario de una red sincronizada, que transmitiría celdas todo el tiempo, a veces vacías. Lo conveniente de las redes ATM es que también pueden contener en sus celdas todo tipo de información.

    A veces es ambigua la definición de una red ATM, ya que combina las tecnologías de las redes telefónicas y las redes de datos y trata de producir un protocolo de enlace de datos estable. ATM también es difícil definirlo, ya que también tiene todas las características de un protocolo de capa de red. Implementa éstas características: Circuitos Virtuales de terminal a terminal, conmutación, y enrutamiento.

    ATM está orientado conexiones, es decir, dos usuarios en diferentes equipos pueden establecer un canal simultáneo, pero a diferencia a redes de circuito de "switcheado" como en la red telefónica, no se establecen apartando líneas físicas o anchos de banda particulares, sino esta conexión se hace por medio de multiplexado estadístico, que combina todos los canales y anchos de banda en la misma conexión física. Para los usuarios utilizando la red, esta función es transparente y les brinda canales, o "circuitos virtuales" separados.

    ATM ha surgido porque la demanda de redes con aplicaciones de imágenes requieren de una velocidad más rápida que la que es posible ahorita en redes actuales. Lo que se buscó fue una red capaz de brindar un ancho de banda suficiente, y que fuera "switcheado", para que su costo fuera compartido. También ha existido la necesidad para estructurar una red que responda más rápido, ya que la fluctuación de cantidad y tipos de información puede variar mucho en una red, y haciendo un uso más eficiente crea una red mejor diseñada y que trabaja mejor; estas consideraciones se toman en cuenta: La velocidad de bits (bitspeed) en la red. Que tan grande es el paquete de información. El número de interacciones entre las CPUs para que consiga una respuesta el usuario.

    La demanda de aplicaciones integradas con audio, video-telefonía y datos forman una red integrada. Todos los tipos de redes de comunicación de antaño han involucrado la orientación a circuitos; Es decir, una conexión física y única se establecía entre usuarios. Cuando surgieron los módems en los 80`s, se había formado, en efecto, la primera red integrada; ya obteniendo la conexión en el circuito, se podía usar para transmitir datos o voz.

    En los 70`s, la necesidad de las compañías para tener redes de comunicaciones rápidas y eficientes separó al módem, CPU y la red telefónica de las redes de las compañías, que utilizaban técnicas de "switcheo" completamente diferentes a las de los teléfonos. Desde ese entonces, se han tratado de consolidar redes con diferentes datos, creando redes integradas. La premisa es que es mas barato y conveniente tener todo tipo de datos en un solo tipo de red, a tener diferentes redes para manejar voz, datos, e imágenes, y tratar de hacer que interactúen.

    ATM (Asynchronous Transfer Mode)

    Este fue seleccionado por la CCITT(Comité Consultatif Internationale de Téléphonie et Télégraphie) Como base para Broadband ISDN(B-ISDN) en 1988. Desde entonces se ha continuado con el trabajo en las especificaciones de los detalles de ATM en sí mismo(Estandarizado en 1991), y en las interfaces ATM a diferencia de los requerimientos de servicios B-ISDN (Parcialmente estandarizado en 1991).

    El enfoque de B-ISDN incluye la especificación de diferentes clases de servicios de telecomunicación y de como puede ser adaptado a los requerimientos de cada clase de servicios además de que ATM tiene gran facilidad de transmisión para SONET. (Redes Opticas Síncronas). Los objetivos de ISDN son principalmente siete, que pueden ser alcanzados usando la tecnología de transporte ATM.

    ATM debe ser capaz de llevar servicios de banda ancha alta, tales como Televisión de alta definición (HDTV High Definition Television) así como los servicios más convencionales de Banda ancha baja tal0es como la voz.

    ATM debe de ser capaz de proveer transporte en redes de Banda ancha alta, enlazando oficinas centrales en ambientes de redes públicas. En redes privadas, la banda ancha alta es también requerida para incorporarse a un sitio y entre sitios. En estas situaciones los anchos de banda altos se deben a los servicios de Banda ancha o alternativamente resultará de la multiplexión de grandes volúmenes de servicios de banda ancho bajos: Las interfaces especificada por la CCITT para B-ISDN son de 155 Mbps y 622 Mbps. En Norte América, ANSI(American National Standards Institute Organization), también tienen aprobada una interface de 45 Mbps.

    El mayor atractivo de ATM desde el punto de vista de un operador de redes públicas, no es el ancho de banda alto en sí, sino la habilidad de integrarse a una variedad de servicios diferentes dentro de una sola red usando un sólo método de transmisión y conmutación.

    Los beneficios de integración son ahorros en términos de:

    • Que reduce los costos en el equipo.

    • Que reduce costos de operación.

    • Que reduce costos de mantenimiento.

    Esencialmente, el propósito es el de introducir gradualmente una sola red ATM como una alternativa para las redes múltiples que por lo regular existen para voz, datos X.25, frame relay y posiblemente CATV (Televisión por Cable).

    Previo a la introducción de ATM, los protocolos usados para proveer transporte de datos en Redes LAN fueron muy diferentes a aquellas usadas sobre WANs. Puentes y enrutadores son necesarios para pasar de un protocolo a otro. Con el despliegue de ATM en ambas partes (LANs y WANs), la necesidad de un protocolo para convertirse se ve reducida, dando como resultado una mejor ejecución particularmente en términos de reducción de retrasos terminal a terminal.

    Prioritario a la introducción de B-ISDN, operadores de red asignados de Banda ancha para los usuarios en bloques discretos, usualmente múltiplos de 64 Kbps ( Por ejemplo: 64Kbps, 384 Kbps, 768 Kbps, 1.5 Mbps, 45 Mbps).

    El propósito de ATM es el de permitir a los usuarios mucho más flexibilizad para seleccionar cualquier ancho de banda que desee para favorecer su aplicación. La mayor parte de la base instalada de equipo de usuario tienen puertas con anchos de banda designados para competir con los sistemas de comunicación para los cuales se conecta. La mayoría de los puertos están por ello en 64 Kbps, 768 Kbps, y así sucesivamente. El propósito de ATM es el de permitir más opciones para diseñadores de equipo de usuario, así que el ancho de banda de los puertos pueden ser más cercanamente competitivos a los requerimientos de las aplicaciones de usuario.

    Otro propósito de ATM es el de permitir al usuario variar el ancho de banda durante el curso de una llamada. Esto puede deberse a las variaciones naturales en el tráfico siendo mandado por ejemplo: el estallido en el tráfico de interconexión (AN). Alternativamente esto se debe a que el usuario desea cambiar los requerimientos de ancho de banda durante el curso de una llamada (Por ejemplo, durante una llamada de voz, el usuario desea mandar una imagen de alta resolución para ilustrar un punto durante una discusión.

    Esto debe de hacer notar que todas las formas de comunicación en su forma pura requieren una variación de ancho de banda dinámico. Las voces contienen pausas entre palabras, fax e imagen congelada, contienen áreas con más detalles que otras y el vídeo tienen más rango de información cuando las escenas involucran más movimiento.

    Esas variaciones están clasificadas dentro de rangos de bit constantes, de manera que se ajuste a los requerimientos de canales de telecomunicación con anchos de banda fijos.

    Uno de los beneficios de ATM, es que este quita la necesidad de rangos de bit fijos codificando y amortiguando la voz, fax, imagen y vídeo.

    TDM (Time Division Multiplexion) y WDM (Wavelength Division Multiplexion).

    TDM y WDM son dos técnicas de multiplexión muy usadas en RN de la arquitectura doble estrella es un diseño fundamental ya que este determina el tipo de equipo requerido en los RNs de un ciclo de red. Las características críticas del RN incluyan sus costos, tamaño, poder de disipación, requerimientos de mantenimiento y sistema de reconocimiento de nivel de supervivencia de la red, que es muy importante.

    TDM y WDM son las mejores técnicas de multiplexión usadas en la fibra alimentadora de transporte de red. TDM es un esquema de señal multiplexada que comparte una liga de transmisión entre múltiples canales por medio de asignación de intervalos de tiempo en el transcurso de canales individuales, los cuales tienen anchos de banda completos del sistema para su uso. A diferencia de WDM, esta es una señal multiplexada en un esquema que combina (o separa) dos o más canales con diferentes anchos de onda para (o desde) una guía de onda óptica común; cada canal puede accesar el ancho de banda del sistema completo. Para el esquema TDM, la concentración de tráfico sobre el alimentador de ciclo confía en el procesamiento electrónico de alta velocidad en el RN para alcanzar máxima utilización de fibra y usa tecnología óptica sólo para transmisión punto a punto. En contraste, el esquema WDM procesa señales directamente en el dominio óptico usando diferentes anchos de onda para diferentes canales más que por la vía tradicional de alta velocidad electrónica.

    La clase de servicio define la ejecución de parámetros para cada conexión PVC (Permanent Virtual Channel)para los VBR (Variable Bit Rate) y CBR (Constant Bit Rate) que ofrece ATM.
    Cada uno encuentra los únicos requerimientos de diferentes aplicaciones de terminales de usuario, los servicios CBR (Constant Bit Rate) son designados por tiempo de sensibilidad de tráfico tales como voz y vídeo conferencias interactivas.

    Estructura de la Celda ATM

    Aunque los objetivos de ATM cubran muchos aspectos de los servicios de red y operación, muchos de ellos pueden ser alcanzados por una característica de los protocolos ATM, denominada uso de celdas cortas con longitud fija. Todos los usuarios e información de red, ya sea voz, fax, imágenes o de vídeo es transportado mediante el mismo formato de celda.

    El fundamento detrás de la elección de longitud de celda para ATM puede ser dividido dentro de dos escenarios:

    1). La transición entre unidades de datos de longitud variable y fijas.

    2). La elección de una longitud especifica para usarse.

    Comparación Entre Longitud Fija Longitud Variable.

    En términos de diseño de red y eficiencia de operación existen ciertas ventajas para celdas de longitud fija y otras ventajas asociadas con la variación de la longitud de una unidad de datos a otra.

    La primera ventaja de tener celdas de longitud fija es concerniente al diseño de conmutadores. El ancho de banda alto al que ATM opera requiere conmutadores instalados directamente en el Hardware. Si las celdas no son de la misma longitud, la conmutación puede realizarse de forma síncrona y con esto simplificar el diseño del Hardware. Las celdas llegan de dos puertos de entrada a un conmutador y de acuerdo a la información en los Headers, estos son enrutados a sus puertos de salida designados. Cuando los dos primeros pares de celdas son conmutados, el segundo par esté listo en los puertos de entrada y el conmutador simplemente repite la operación de conmutación que éste tuvo que realizar en el primer par de celdas. Si las celdas han sido de diferentes longitudes, una nueva celdas podría llegar a un puerto de entrada mientras una previa celda más larga sigue siendo conmutada de otro puerto, por ello requieren de un diseño de conmutador más complejo.

    La segunda ventaja de utilizar una longitud de celda fija es que todas las formas de procesamiento de celda son simplificados ya que no requiere de un cálculo de longitud de celda. La ventaja más importante de la longitud de celda variable, es que la longitud de celda puede ser

    seleccionada para competir con la ejecución de requerimientos de diferentes servicios.

    Un servicio de voz pueden ser suministrados para hacer muestreos de voz individual de un octeto cada 125 microsegundos y ser empaquetados dentro del campo de Payload de la celda ATM.

    El retraso de empaquetado para un Payload de "d" octetos es entonces de ciento veinticinco "d" microsegundos. Terminal a terminal, las especificaciones de retraso para voz, mejoran con el uso de celdas cortas. En contraste, los datos son transportados de manera más eficiente con el uso de celdas más largas. El porcentaje de sobretransmisión asociada con el Header es más baja para las celdas más largas. Para integrar muchos servicios dentro de una sola red hay, por tanto, una ventaja en permitir longitud de celdas variables es que diferentes longitudes pueden ser elegidas para satisfacer los requerimientos de ejecución de servicios individuales. Ambos con longitud fija y variable, así que, tienen sus propias ventajas para el diseño de redes integradas de alta velocidad. Las longitudes fijas son elegidas debido a las restricciones del diseño del conmutador, el cual es esencialmente basado en componentes electrónicos.

    La complejidad de conmutación de longitud variable puede constituir un cuello de botella en comparación con las altas velocidades de los vínculos de transmisión de fibra óptica, podría retrasar la disponibilidad comercial de los conmutadores ATM. En contraste, los beneficios de la ejecución de permitir diferentes longitudes de celda para diferentes servicios es menos difícil de restringir y pude ser resuelto por medio de un compromiso.

    Clases de Servicio de B-ISDN

    ATM provee un sólo modo de transporte para todos los servicios de telecomunicación basados en las longitudes de celda fijas con 48 octetos de Payload y 5 octetos de Header. Sin embargo, la información del usuario genera en una variedad de formas (Por ejemplo: En un sólo octeto muestreos de voz, cientos de paquetes o miles de octetos de largo y rango de bit variable de vídeo). De modo que se pueda especificar en que formatos ATM es convertida esta información, además es necesario clasificar los requerimientos de servicio de usuario. Separa los servicios B-ISDN dentro de cuatro clases. A,B,C y D basados en tres características, la primera de ellas es la orientación de conexión del servicio. La capa ATM es orientada a conexión por sí sola, pero esta puede requerir transportar un servicio que no esté orientado a conexión.

    Alternativamente, los protocolos LAN son en sí mismos en general no orientados a conexión que no involucran procesos de adaptación, así que otra manera de interconectar LANs es usar una red de comunicación no orientada a conexión. La mayoría de los servicios de telecomunicación están orientados a conexión.

    Modelo ATM

    El protocolo de referencia ATM esta basado en los estándares desarrollados por la ITU. El protocolo modelo de referencia para ATM está dividido en tres capas: La capa física, la capa ATM y la capa de adaptación ATM (AAL). La capa física define un método de transporte para celdas ATM entre dos entidades ATM. Este tiene un medio dependiente de subcapa (responsable de la correcta transmisión y recepción de bits en el medio físico) y una subcapa de convergencia de transmisión ( responsable del mapeo de las celdas ATM para el sistema de transmisión usado). En la capa ATM es donde la transferencia transparente de celdas de longitud fija de 53 Bytes o capa ATM de servicio de unidades de datos (ATM SDUs), donde la comunicación entre entidades de capas más altas son definidas.

    La capa ATM realiza principalmente la conmutación y multiplexión de funciones. La s capas de adaptación ATM definen un conjunto de clases de servicio para ajustarse a las demandas de servicio de diferentes usuarios y convierte futuras peticiones de servicios para el usuario en celdas ATM para ser transportadas.

    El tráfico elevado de datos e imágenes es explosivo (Por ejemplo: el rango de bit variable) y está clasificado dentro de la clase "c" o "d".

    El notificador de tráfico en pre-redes ATM es la mayor parte del tiempo clase A. (Por ejemplo. Rango de bit constante de voz y vídeo), junto con líneas recuperadas. Clase B permite codificación de voz y vídeo para rangos de bit variables, así que se aprovechan las variaciones naturales en conversaciones analógicas y vídeo para dar un transporte eficiente.

    El tercer factor es que en cualquier parte hay una relación de tiempo entre la fuente y el destino. Las señales de voz y vídeo aceptan un cierto retraso terminal a terminal pero son sensitivos a la variación en este retraso de tiempo. La variación en este retraso de tiempo produce Jitter en la señal recibida, la cual es inaceptable en servicios de tiempo real tales como señales de voz y vídeo. Estas se aplican a los servicios de clase A y B, los cuales requieren una relación de tiempos de terminal a terminal. Los servicios de clase C y clase B pueden aceptar información en el receptor con cantidades variables de retraso terminal a terminal dado que son servicios de datos muy grandes

    Ejemplos de estas cuatro clases de servicios:

    1). Clase A.- Servicios de rango de bit constante: (Por ejemplo: voz, vídeo y emulación de circuitos).

    2). Clase B.- las señales de voz y vídeo usando codificación de rango de bit variable.

    3). Clase C.- Datos orientados a conexión y servicios de imágenes, tales como los soportados en paquetes de pre-redes ATM.

    4). Clase D.- Servicios no orientados a conexión, típicamente para datos e imágenes.

    Adaptación ATM a los Requerimientos de Diferentes Servicios.

    ATM, constituye la parte más baja de la capa 2 del modelo OSI.

    De manera que sirva de interfase entre las cuatro clases de servicios, una capa de adaptación ATM (AAL) es usada para la parte más alta de la capa dos. Cinco tipos diferentes de adaptación son especificados, tipo 0,1,2,3/4 y 5. Originalmente había dos tipos separados de AAL 3 y 4 los cuales ahora están mezcladas dentro de un sólo tipo 3/4. La AAL involucra considerablemente más procesos que la capa ATM por sí sola. La capa ATM es altamente simplificada para permitir la implementación del Hardware. La ejecución de funciones adicionales por la AAL, son por lo general implementados en Software incluyendo el control de errores en los datos del usuario, más el empaquetado de datos del usuario de celdas ATM de longitud fija. Una red ATM por sí sola es capaz de trabajar a altas velocidades determinadas por su operación basada en Hadware. Debido a la baja velocidad de la AAL, es primeramente requerido a las orillas de las redes ATM. El primer requerimiento para que la AAL funcione dentro de una red ATM es por control y manejo de información que es llevada por medio de celdas ATM que serán extraídas con propósitos de operación de red. En este caso una AAL muy simple puede ser usada y el control de red así como el manejo de información están implícitos en una celda ATM con la AAL de tipo cero. El segundo requerimiento por el cual la AAL funciona dentro de una red ATM es para el uso de servicios no orientados a conexión, tales como SMDS (Switched Multimegabit Data Services), para ser mandados hacia un servidor no orientado a conexión o conmutador.

    La función principal de la AAL es entonces, servir de interfase entre datos de usuario y una red ATM. Las clases de servicios A y B son similares entre sí, hay una relación de tiempo entre fuente y destino. Típicamente, están diseñados para satisfacer los requerimientos de tiempo real en servicios de voz y vídeo. AAL de tipo 1 y 2 pueden ser usados para las clases de servicios A y B, respectivamente. En contraste, los servicios de clase C y D son diseñados para servicios de datos, donde no hay relaciones de tiempo entre fuente y destino. La AAL tipo 5 está diseñada para servicios de clase C, datos orientados a conexión. Los tipos de AAL 3/4 están diseñados para datos no orientados a conexión, servicios clase D. AAL tipo cero se refiere a una capa de adaptación nula (por ejemplo. No hay adaptación de funciones ejecutables).
    Es importante notar que los tipos de AAL no están directamente asociadas a clases de servicios.

    Están diseñadas aproximadamente a los requerimientos de ciertas clases de servicios, pero ellos pueden ser usados para otras clases. Por ejemplo, AAL tipo 3/4 está diseñada para servicios de clases D, pero podrían también ser usadas para clase C. Si un nuevo servicio es diseñado en el futuro, el cual no entra dentro de las clases existentes, un nuevo servicio de clases puede ser requerido para éste. Sin embargo, uno de los tipos AAL existentes pudiera ser usado para las nuevas clases de servicio o alternativamente, un nuevo tipo AAL pudiera ser diseñado.
    Las funciones AAL están divididos en dos subcapas: una subcapa convergente (CS) y una segmentación y subcapa de reensamble (SAR).

    Capas ATM

    * Controlador de error Header.

    * Cinco Bytes de encabezado.

    * Sólo verifica errores en el encabezado, debido al

    ruteo de la información.

    * Corrección de un sólo error.

    * Detección de un error doble.

    Servicios de Claves Tipo A: AAL de Tipo 1.

    Información de paquetes de rango de bit constante AAL de tipo 1 tales como voz y vídeo dentro de celdas ATM manteniendo una relación de tiempo entre fuente y destino.

    Subcapas de Convergencia (CS).

    La principal función de CS es la de dar la relación de tiempos entre fuente y destino y ejecutar el control de errores.

    La relación de tiempos es también mantenida gracias a la inserción de marcas o por el monitoreo recibido del rango en el cual las celdas ATM son acumuladas en un registro.

    El control de errores es realizado a dos niveles: bit erróneos y unidades de datos perdidos. Corrección de errores de bits individuales en la información del usuario podrían ser ejecutados para alta calidad en servicios de audio y vídeo. Unidades de datos olvidados y perdidos pueden ser detectados por medio de la unión de secuencias de números. Si una unidad de datos fuera de secuencia es detectada, la acción a tomarse depende de la situación. Si hay tiempo suficiente una retransmisión de información perdida podría ser solicitada. De no ser así, el receptor podría, insertar información interpolada dentro del flujo de salida.

    Segmentación y Re ensamble (SAR).

    El SAR toma la información del usuario y lo formatea dentro de celdas de 48 octetos. En caso de servicios de clase A, la información ocurre como un flujo regular (Por ejemplo: un octeto cada 125 microsegundos para voz PCM (Pulse Code Modulation)). Los 47 Octetos de información de

    usuario están acumulados y formateados junto con una secuencia de números de 4 bits y una secuencia de protección de números de 4 bits la cual da un control de errores por medio de una secuencia de números.

    La información perdida o que se olvidó insertar puede entonces ser detectada y tomar una acción apropiada en le SAR, CS o ambas.

    El total de la sobrecarga adicionada por el SAR es un octeto por 47 Octetos de datos: 2.1% de sobrecarga.

    Servicio Clase B: AAL tipo 2.

    AAL tipo 2 prepara información de voz y vídeo de rango de bit variable para transporte ATM. Este espera la disponibilidad comercial de codificadores de rango de bit variable con prioridad para su despliegue.

    Subcapa de Convergencia (CS).

    La Subcapa de Convergencia funciona para AAL tipo 2 de forma similar a aquellas de AAL tipo 1. Segmentación y Re ensamble (SAR).

    En los servicios de clase B la información ocurre en unidades de datos con longitud variable, la cual necesita ser dividida dentro de unidades más pequeñas de modo que sean llevadas por celdas ATM. En este aspecto, este es similar a los servicios de clase C y D.

    La AAL de tipo 5, la cual esta también diseñado para datos de clase C, opera de manera diferente. La escritura de una SAR para una AAL tipo 2 contiene 4 campos:

    Número de Secuencia.- Para la detección de pérdidas o ausencia de celdas.

    Tipo de información.- Indica si esta celda es el comienzo, la construcción o el final de una (CS).

    Indicador de longitud.- Puesto que la última celda podría estar sólo parcialmente llena, un indicador de longitud es necesario para indicar donde termina la información.

    Para el comienzo y continuación de las celdas, se asume que éstas están siempre llenas, así que el indicador de longitud no se uso para esas celdas.

    El CRC es un verificador de redundancia cíclica que se utiliza para detectar los bits erróneos dentro de la celda. Para servicios de clase B, la detección de bits erróneos y perdidos así como los extraviados pueden ser manipulados en el SAR,CS o en ambos. El SAR adiciona cuatro octetos de sobrecarga para 44 octetos para 44 octetos de datos: 8.3% de sobrecarga.

    AAL tipo 3/4: Servicios de Clases A,C y D.

    Las funciones realizadas por la AAL tipo 3/4 y 5 fueron estandarizadas con anterioridad y con más detalle que aquellos de los tipos AAL 1 y 2 debido a que a ellos les corresponde el transporte de servicios de datos, los cuales son considerados como la aplicación inicial principal de ATM.

    Subcapa de convergencia (CS).

    Existen dos modos de operaciones: Modo de mensaje y modo de flujo. En el modo de mensaje la unidad de datos CS puede llevar una sola unidad de servicio de datos, por lo contrario, en el modo de flujo las unidades de servicio de datos AAL son de longitud fija y podrían ser multiplexados con otro flujo de unidad de servicios de datos dentro de una sola unidad de datos (CS), con un octeto de Payload siendo designado para cada conexión de voz. En contraste, si la voz es llevada por un AAL de tipo 1, hay un retraso mientras 47 muestreos de voz son acumulados dentro de una sola celda ATM.

    PCM(Pulse Code Modulation) de voz puede entonces, ser llevado ya sea por un AAL de tipo 1 o de tipo 3/4 . El intercambio entre las dos alternativas corresponde al retraso de terminal a terminal. En el caso de la AAL tipo 1, hay un retraso directo mientras los retrasos de voz son acumulados , aunque después de esto la relación de tiempos entre la fuente y el destino dan una calidad específica en el servicio en términos del retraso terminal a terminal. Si la AAL tipo 3/4 es usada para voz PCM, cada muestreo de voz es transferido siempre que esté disponible sin tener que esperar por otro muestreo de voz, desde la misma conexión de voz.

    Segmentacion y Reensamble (SAR).

    La segmentación de Unidad de datos dentro de 48 octetos de Payload de celdas ATM para la AAL de tipo 3/4 siguiendo el patron genérico, y los detalles de la unidad de datos SAR. La función de la secuencia de números, el indicador de longitud, y CRC son los usados para la AAL tipo 2. El tipo de segmentos para el tipo 3/4 es equivalente al tipo de información del tipo 3.
    Estos componentes de la unidad de datos SAR dado por la división de la Unidad de datos CS dentro de celdas de 48 octetos, la detección de bits erróneos, y la detección de pérdidas o celdas extraviadas.
    En adición, diez bits son determinados para identificar multiplexión, la cual permite muchos servicios para compartir la misma conexión ATM.

    Unidad de Datos SAR para la AAL tipo 5

    AAL tipo 5: Servicio Clase C.

    AAL tipo 5 es un tipo de adaptación de servicios requeridos de línea de flujo de no relación de tiempo terminal a terminal, el cual tiene menos funcionalidad que el tipo 3/4 con menos sobrecarga, esta diseñado para servicios orientados a conexión clase C.

    Subcapa de Convergencia (CS).

    La principal función de la capa de adaptación ATM tipo 5 están ejecutadas en la subcapa de convergencia; esta consiste en el control de errores de bits en el mantenimiento de un record de la longitud de la unidad de datos de servicios de la capa de adaptación ATM. El formato de la unidad de datos 6 puede llevar un servicio de datos de unidad por arriba de 65,536 octetos de carga. La ruta relacionada a la unidad de servicio de datos contiene 4 octetos para el control de errores CRC, dos octetos especifican la longitud del Payload, un campo de control y relleno, para lograr la longitud total hacia un múltiple de 48 octetos de Payload de celdas ATM sin el tipo de segmento e indicador de longitud que fueron requeridos en la capa de adaptación ATM tipo 3/4. La secuencia numérica del CRC y el control de errores son también eliminados de forma tal que se reduzca la sobrecarga en la capa ATM tipo 5.

    Conmutación ATM

    AAL tipo 5: Servicio Clase C.

    AAL tipo 5 es un tipo de adaptación de servicios requeridos de línea de flujo de no relación de tiempo terminal a terminal, el cual tiene menos funcionalidad que el tipo 3/4 con menos sobrecarga, esta diseñado para servicios orientados a conexión clase C.

    Subcapa de Convergencia(CS).

    La principal función de la capa de adaptación ATM tipo 5 están ejecutadas en la subcapa de convergencia; esta consiste en el control de errores de bits en el mantenimiento de un record de la longitud de la unidad de datos de servicios de la capa de adaptación ATM. El formato de la unidad de datos 6 puede llevar un servicio de datos de unidad por arriba de 65,536 octetos de carga. La ruta relacionada a la unidad de servicio de datos contiene 4 octetos para el control de errores CRC, dos octetos especifican la longitud del Payload, un campo de control y relleno, para lograr la longitud total hacia un múltiple de 48 octetos de Payload de celdas ATM sin el tipo de segmento e indicador de longitud que fueron requeridos en la capa de adaptación ATM tipo 3/4. La secuencia numérica del CRC y el control de errores son también eliminados de forma tal que se reduzca la sobrecarga en la capa ATM tipo 5.

    Conmutador ATM

    Un rango ancho de aplicaciones ATM puede ser obtenido por ambos, el usuario y el operador de red, explotando la flexibilidad de asignar rutas virtuales, y canales virtuales a través de una red ATM. Un canal puede pasar a través de muchas rutas virtuales, y una ruta virtual puede pasar a través de muchos medios de transmisión. En un canal virtual que consiste en una sola conexión telefónica de Nueva York a los Angeles mandado por un usuario a Nueva York a través de la línea de acceso dentro de la red pública como parte de una ruta virtual que consiste de todo el tráfico de voz de toda esa zona.

    El operador de red puede conmutar la conexión usando un conmutador de canal virtual dentro de otra ruta virtual consistente de todo el tráfico de voz para Los Angeles.

    Esta ruta visual atraviesa un numero de conmutadores de rutas virtuales y sistemas de transmisión a través del país hasta que éste alcanza un conmutador de canal virtual en Los Angeles. Así, los canales virtuales individuales son conmutados a la línea de acceso de los usuarios destinatarios. Los usuarios pueden accesar servicios ATM, ya sea a nivel de canal virtual o ruta virtual. Las rutas virtuales están determinadas tanto en zonas de usuarios como en conmutadores de canal virtual. En cada caso la terminación de una ruta virtual implica que el canal virtual individual sea extraído y manipulados por separado.

    Los canales virtuales son acabados a las orillas de un canal ATM, una función de adaptación es usada para cambiar el tráfico para ningun formato ATM. Por ejemplo: voz, datos y vídeo.
    El umbral de las redes ATM puede ocurrir por ejemplo:

    Dentro de una estación de usuarios. En un puente o enrutador conectado a ninguna LAN ATM.
    En Un conmutador de canal virtual ATM sobre una línea de acceso a usuario.
    En un conmutador ATM que proporciona una interfase a otra real, por ejemplo X.25, frame relay o una red de circuito conmutada. Los principios generales para usar rutas virtuales y canales virtuales, permite un rango ancho de aplicaciones para ser designadas.

    Conmutación de Circuitos Virtuales.

    El cruce de conexión de grandes anchos de banda multiplexados de tráfico pueden ser alcanzados en ATM mediante la asignación de cada multiplexor a una ruta virtual y usando un conmutador de ruta virtual.

    Columna Vertebral del Transporte.

    ATM puede proporcionar gran ancho de banda para el transporte dentro de la columna vertebral de la red para un rango completo de servicios para el usuario (Por ejemplo: voz, vídeo, X.25, Frame Relay, y SMDS(Switched Multimegabit Data Service)). El tráfico es convertido a formato ATM usando funciones de adaptación y eficientemente transportados usando rutas virtuales. Sprint enm lo E.U.A. y BC Tel en Canadá han anunciado recientemente el decaimiento de los conmutadores ATM para la columna vertebral para transporte y conexiones cruzadas.

    Nodo de Conmutación de Ruta Virtual VP

    Muchas de las aplicaciones de ATM pueden, alternativamente, pueden obtenerse usando SONET. Las diferencias esenciales entre estas tecnologías son, en términos de transporte, eficiencia y multiplexión de costo. Estas diferencias logradas por el echo de que SONET es basado en una jerarquía de multiplexión de canales con ancho de banda fijo(DS1, STS-1, STS-3, ect.). Por lo contrario en ATM, el ancho de banda es asignado a rutas virtuales y canales virtuales

    Eficiencia en el Transporte de Rango de Bit Constante.

    Una aplicación típica de un rango de bit constante de ATM es la emulación DSA para el transporte de 24 conexiones de voz, el usuario no necesariamente requiere todas las 24 sobre una base continua.

    El medio de transmisión basado para accesar es entonces, llevar 24 celdas ATM cada seis milisegundos, de los cuales algunas celdas tal vez están vacías. El costo involucrado en llevar celdas ATM en una Línea de acceso es más bajo que sobre vínculos inter-ciudad, así que las celdas vacías podrían ser renovadas por el operador de red, en el primer conmutador ATM. Esto da como resultado una mejor utilización y eficiencia de altos costos de medios de transmisión de larga distancia y con un canal completo VCI (Virtual Channel Identifier).
    Usando terminal a terminal, transportados en una tributaria virtual SONET.

    Eficiencia de Transporte de Rango de Bit Variable.

    Muchas aplicaciones ATM involucran tráfico de datos explosivos, por ejemplo, como para interconectar Redes de Area Local (LAN), cuando un medio de transmisión síncrono tal como SONET es usado para la explosión de datos, el ancho de banda de un canal debe abastecer al ancho de banda pico, del tráfico de datos.

    Las celdas sobre una conexión ATM, emulando un DS1 puede ser multiplexado directamente dentro de una trama ST-12. Este es un dependiente de cualquier conexión ATM, ya sea canal virtual o ruta virtual. El (VC/VP) jerarquía de canal virtual/ruta virtual en ATM, es una Jerarquía lógica, sobre la cual el ancho de banda puede ser distribuido de manera flexible.

    Nodo de Conmutación de Canal Virtual VC.

    En este se describe un rango de opción disponibles para un operador de red, para controlar una red ATM de tal manera que asegure la calidad de servicio requerida para los usuarios. Un balance es necesario entre:

    La eficiencia alcanzada para permitir el tráfico de diferentes usuarios para compartir recursos de red tales como transmisión y equipo de conmutación. No permite explosiones en un tráfico visual del usuario que causa congestión y que adversamente causa impacto en la calidad de servicio de otro usuario. Hay tres significados para el arreglo del operador de red, para permitir un balance apropiado. Las primeras dos, control de admisión y la imposición de tráfico, son medidos para prevenir congestionamientos. Métodos preventivos pueden reducir las oportunidades de congestionamiento, pero sin poder eliminarlo completamente; así que un tercer método, control reactivo, es también requerido para aliviar el congestionamiento que ocurre.

    Analizador de Tráfico de Datos

    El control de admisión determina cualquiera que sea un patrón de tráfico especificado para un usuario; es aceptado por una red ATM para transporte. El control de admisión es aplicado para llamar, tanto en tiempo de suscripción para las terminales de abonado largas, por ejemplo, una ruta virtual o en demanda para responder a los dígitos discados dentro de una red por el usuario. Además para el control de admisión llamada base, estallidos individuales de tráfico con una llamada que podría ser objeto para control de admisión. Un operador de red, podría escoger control de admisión basado en explosiones, además para control de admisión llamada base y para explosión de tráfico en particular.

    Tipos de Conexión ATM

    Conexiones Virtuales .

    Estas conexiones pueden ser realizadas de la siguiente manera:

    * Circuitos Virtuales Permanentes

    * Circuitos inicializados por el Administrador de Red

    Operaciones de ATM.

    * Establecimiento de una ruta Virtual

    * Asignación de Recursos

    El cruce de conexión de grandes anchos de banda multiplexados de tráfico pueden ser alcanzados en ATM mediante la asignación de cada multiplexor a una ruta virtual y usando un conmutador de ruta virtual.

    Columna Vertebral del Transporte.

    ATM puede proporcionar gran ancho de banda para el transporte dentro de la columna vertebral de la red para un rango completo de servicios para el usuario (Por ejemplo: voz, vídeo, X.25, Frame Relay, y SMDS(Switched Multimegabit Data Service)). El tráfico es convertido a formato ATM usando funciones de adaptación y eficientemente transportados usando rutas virtuales. Sprint enm lo E.U.A. y BC Tel en Canadá han anunciado recientemente el decaimiento de los conmutadores ATM para la columna vertebral para transporte y conexiones cruzadas.

    Muchas de las aplicaciones de ATM pueden, alternativamente, pueden obtenerse usando SONET. Las diferencias esenciales entre estas tecnologías son, en términos de transporte, eficiencia y multiplexión de costo. Estas diferencias logradas por el echo de que SONET es basado en una jerarquía de multiplexión de canales con ancho de banda fijo(DS1, STS-1, STS-3)
    Por lo contrario en ATM, el ancho de banda es asignado a rutas virtuales y canales virtuales.

    No es proporcional para tal rango de valores de umbral, tal como en SONET. Puede ser multiplexado en un sólo esenario a diferencia de SONET que en algunas ocasiones requiere dos escenarios.

    La tecnología ATM está orientada a conexión; y las conexiones necesitan estar instaladas para dar lugar a la comunicación. Una llamada individual puede requerir de muchas conexiones. Por ejemplo, una llamada multimedia puede involucrar conexiones ATM separadas para voz, imagen y datos.

    Una opción de llamada de instalación ATM es para que el usuario sitúe una orden de servicio con el operador de la red especificando la ruta y el canal virtual requerido. Desde el punto de vista del usuario, el procedimiento es muy similar al ordenamiento de una línea de abonado o a un circuito virtual permanente de Frame Relay. Esta es una manera conveniente para que un usuario fije una red privada basada en rutas virtuales ATM.

    Una opción de llamada de instalación ATM es para que el usuario sitúe una orden de servicio con el operador de la red especificando la ruta y el canal virtual requerido. Desde el punto de vista del usuario, el procedimiento es muy similar al ordenamiento de una línea de abonado o a un circuito virtual permanente de Frame Relay. Esta es una manera conveniente para que un usuario fije una red privada basada en rutas virtuales ATM.

    La otra opción de llamada de instalación ATM es en demanda, el cual es manipulado por Q.93B, una extensión de ancho de banda estrecho con sistema de señalización ISDN, Q.931. Hay tres escenarios en ATM llamados establecimientos.

    Primero; el operador de la red asigna al usuario un canal de señalización, el cual es subsecuentemente usado por todo el tráfico de señalización usuario a red. El canal de señalización debe estar instalado antes de que cualquier usuario pueda establecer climas de conexión. Sí, en el acceso a la línea de una red ATM hay un sólo mecanismo capaz de fijar llamadas, por ejemplo un servidor ATM, es entonces un VCI determina por fuerza el canal virtual que va a ser usado para señalización.

    Sí hay muchos dispositivos de usuario capaces de fijar llamadas sobre una línea de acceso, por ejemplo una estación ATM, esntonces el VCI que determina el canal virtual también determinará que todos ellos serán usados para Metaseñalización. El canal de metaseñalización es usado para asignar un canal de señalización individual para cada estación, así que cada una puede fijar llamadas separadamente.

    Segundo; un usuario señaliza la red para establecer y fijar las conexiones requeridas para la llamada. Cada conexión puede ser especificada separadamente en términos de:

    • Requerimientos de ancho de Banda Pico.

    • Requerimientos de Ancho de Banda Promedio.

    • Calidad de Servicios.

    Diferente calidad de servicio, en términos de retraso terminal a terminal, rango de error y así sucesivamente, es requerido para diferentes medios de comunicación: Audio, Vídeo o Datos. En este escenario, un mecanismo de control de admisión es usado para determinar la capacidad de cualquier red y sí es capaz de aceptar la llamada. Si es así, la o las conexiones pueden ser establecidas tanto en canales virtuales como en rutas virtuales, de acuerdo a los requerimientos del usuario.

    Conexión Lógica.

    La red ATM depende de el establecimiento de conexiones entre dos entidades de la capa 2 ATM. Es por ello que la tecnologia ATM es Orientada a Conexión; la información no puede ser transferida hasta que una conexión terminala terminal lógica sea establecida.

    Las conexiones preproporcionadas son llamadas PVCs, mientras conexiones establecidas para usar señalización de corta duración y redes basadas en conmutación son llamadas Conexiones Virtuales Conmutadas (SVCs). PVCs son usualmente establecidas para uso prolongado (por ejemplo, mese o años), enter dos puntos terminales y una vez establecidos, no requieren más intervención para transferir información de terminal de usuario entre dos locaciones.

    Hoy en día, ATM ofrece el uso de PVCs. Cada PVC consiste en una serie de conexiones de rutas virtuales (VPs) o Canales Virtuales (VCs). Cada VP/VC tiene una dirección de significancia local en la UNI de ATM.

    Aplicaciones Multimedia con ATM

    El término multimedia se aplica para representar diseminación, almacenamiento y retrieval de la información de la máquina procesable expresada en múltiples medios, tales como texto, voz, vídeo, gráficos y audio.

    Algunos ejemplos de este tipo de aplicaciones multimedia incluyen: Teleconferencias, vídeo para entretenimiento, imagenes de utilidad para medicina y para advertising.

    Las aplicaciones multimedia difieren de las aplicaciones unimedia de muchas formas. Muchas aplicaciones multimedia involucran un grupo de usuarios y requiere conexiones punto a multipunto o multipunto a multipunto. En genral ellos imponen ejecuciones estrictas en tiempo real sobre la red. En contraste con el uso de multimedia estos generan grandes cantidades de bit streams.

    Demanda de Multimedia Sobre ATM.

    Es importante considerar las aplicaciones del mundo real que pueden utilizar completamente las capacidades ATM. Una cuantas aplicaciones han sido desarrolladas que pudieran hacer buen uso del ancho de banda que proporciona ATM sumandose a los multiples y funcionales QOS (Quality of Services). El servidor distribuido y el sistema de cliente multimedia fue desarrollado como un sistema prototipo, llamado "Demanda de Multimedia Sobre ATM". La interfase de aplicación multimedia para redes ATM, la cual maneja conexiones ATM y controla la calidad de servicios ATM deseados para esa aplicación, es incluida como un módulo clave pero aun permanece en experimentación y discusión.

    Conclusiones

  • ATM se ha originado por la necesidad de un standard mundial que permita el intercambio de información, sin tener en cuenta el tipo de información transmitida. Con ATM la meta es obtener un standard internacional. ATM es una tecnología que va creciendo y es controlada por un consenso internacional, debido a que es capaz de transmitir a una velocidad de varios Megabytes hasta llegar a Gigabytes.

  • Desde siempre, se han usado métodos separados para la transmisión de información entre los usuarios de una red de área local (LAN) y los de una red de gran tamaño(WAN). Esta situación traía una serie de problemas a los usuarios de LAN's que quieran conectarse a redes de área metropolitana, nacional y finalmente mundial. ATM es un método de comunicación que se puede implantar tanto en LAN's como en WAN's. Con el tiempo, ATM intentara que las diferencias existentes entre LAN y WAN vayan desapareciendo.

  • Actualmente se usan redes independientes para transportar voz, datos e imágenes de vídeo debido a que necesitan un ancho de banda diferente. Por ejemplo, él tráfico de datos no necesita comunicar por un periodo extenso de tiempo sino transmitir grandes cantidades de información tan rápido como sea posible. Voz y vídeo, por otra parte, tienden a necesitar un trafico mas uniforme siendo muy importante cuando y en el orden en que llega la información. Con ATM, redes separadas no serán necesarias. ATM es la única tecnología basada en estándar que ha sido diseñada desde el comienzo para soportar transmisiones simultaneas de datos, voz y vídeo.

  • Si usamos ATM, la información a enviar es dividida en paquetes de longitud fija. Estos son mandados por la red y el destinatario se encarga de poner los datos en su estado inicial. Los paquetes en ATM tienen una longitud fija de 53 bytes. Siendo la longitud de los paquetes fija, permite que la información sea transportada de una manera predecible. El hecho de que sea predecible permite diferentes tipos de trafico en la misma red.

  • Cuestionario

  • ¿Qué significa ATM y por que se ha originado?

  • Significa Asynchronous Transfer Mode. Se ha originado por la necesidad de un standard mundial que permita el intercambio de información, sin tener en cuenta el tipo de información transmitida. Con ATM la meta es obtener un standard internacional.

  • Explique cual es la diferencia entre los métodos de comunicación convencionales y ATM

  • Actualmente se usan redes independientes para transportar voz, datos e imágenes de vídeo debido a que necesitan un ancho de banda diferente. Con ATM, redes separadas no serán necesarias. ATM es la única tecnología diseñada para soportar transmisiones simultaneas de datos, voz y vídeo.

  • Mencione que ventajas tiene ATM, al hacer la comunicación a través de conmutadores en vez de usar un BUS

    • Reserva de ancho de banda para la conexión.

    • Mayor ancho de banda

    • Procedimientos de conexión bien definidos

    • Velocidades de acceso flexibles

  • ¿Por que se dice que en ATM la información se transmite de manera predecible?

  • Por que la información enviada se dividida en paquetes de longitud fija. Estos son mandados por la red y el destinatario se encarga de poner los datos en su estado inicial. Los paquetes en ATM tienen una longitud fija de 53 bytes. Siendo la longitud de los paquetes fija, permite que la información sea transportada de una manera predecible. El hecho de que sea predecible permite diferentes tipos de trafico en la misma red.

  • ¿Cómo están conformados los paquetes en ATM?

  • Los paquetes están divididos en dos partes, la cabecera y payload. El payload (que ocupa 48 bytes) es la parte del paquete donde viaja la información, ya sean datos, imágenes o voz. La cabecera (que ocupa 5 bytes) lleva el mecanismo direccionamiento.

  • Explique la arquitectura de ATM

  • ATM es una arquitectura estructurada en capas y se divide en 3: capa de adaptación, capa intermedia y capa física.

  • Explique las capas de ATM

    • La capa de adaptación garantiza las características apropiadas del servicio y divide todos los tipos de datos en payload de 48 bytes que conformaran el paquete ATM.

    • La capa intermedia de ATM coge los datos que van a ser enviados y añade los 5 bytes de la cabecera que garantiza que el paquete se envía por la conexión adecuada.

    • La capa física define las características eléctricas y los interfaces de la red. ATM no esta ligado a un tipo especifico de transporte físico.

  • Mencione al menos tres beneficios de ATM

    • Compatibilidad

    Porque ATM no esta basado en un tipo especifico de transporte físico, es compatible con las actuales redes físicas que han sido desplegadas. ATM puede ser implementado sobre par trenzado, cable coaxial y fibra óptica.

    • Simplifica el control de la red

    ATM esta evolucionando hacia una tecnología standard para todo tipo de comunicaciones. Esta uniformidad intenta simplificar el control de la red usando la misma tecnología para todos los niveles de la red.

    • Largo periodo de vida de la arquitectura

    Los sistemas de información y las industrias de telecomunicaciones se están centrando y están estandarizado el ATM.

  • Explique que es el ATM Forum

  • Es un consorcio de compañías que escribe especificaciones para acelerar la definición de la tecnología ATM. Estas especificaciones son luego pasadas al ITU-T(lo que era antes CCITT) para su aprobación.

    Bibliografía

    • Hiroshi Saito, "Teletraffic Technologies in ATM Networks", Artech House
      Publishers, 1994.

    • Raif O. Onvural, "Asynchronous Transfer Mode Networks: penformance
      Issues", Artech House Publishers, 1994.

    • Tsong-Ho Wu, "Fiber Network Service Survivability", Artech House
      Publishers, 1992.

    • David Wright, "Broadband: Business Services, Technologies, and
      Strategic Impact", Artech House Publishers, 1993.

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