ATM, SONET Y SDH

ATM: Asynchronous Transfer Mode

ATM es una tecnología orientada a la conexión, en la que las comunicaciones se establecen mediante circuitos virtuales que permiten mantener múltiples comunicaciones con uno o varios destinos.

ATM es un servicio de transporte de celdas ATM extremo a extremo. Las celdas ATM generadas por un equipo cliente son transportadas a un destino remoto de forma eficiente y fiable, con el mínimo retardo. ATM proporciona una multiplexación estadística de diferentes comunicaciones establecidas en circuitos virtuales de carácter permanente, permitiendo la compartición de una misma línea de transmisión.

* Las aplicaciones típicas de ATM son:

* Intercambio de información en tiempo real, dentro del ámbito empresarial.

* Interconexión de Redes de Área Local (LAN) que requieran un gran ancho de banda.

* Interconexión de PABX.

* Acceso a Internet de alta velocidad.

* Videoconferencia.

* Voz en entorno corporativo con compresión y supresión de silencios.

* Distribución de Audio/Vídeo.

ATM se considera la única tecnología capaz de integrar todos los servicios disponibles hoy en día con los requisitos esperados de ancho de banda. Esto convierte a ATM en la mejor solución ante la necesidad de un medio de transporte único con capacidad multiservicio.

Multiplexación basada en celdas

Para que se pueda gestionar correctamente el ancho de banda sobre un enlace, es necesario que las diferentes fuentes que lo utilizan presenten sus datos en unidades mínimas de información.

Para ATM se decidió una unidad mínima de 53 bytes fijos de tamaño. El uso de un tamaño fijo permite desarrollar módulos hardware muy especializado que conmuten estas celdas a las velocidades exigidas en la banda ancha (actual y futura). La longitud de la unidad debe ser pequeña para que se pueden multiplexar rápidamente sobre un mismo enlace celdas de diferentes fuentes y así garantizar calidad de servicio a los tráficos sensibles (voz, vídeo, ...)

Orientado a la conexión

Que ATM fuera una tecnología orientada a la conexión permitía, entre otras cosas, conseguir una unidad mínima de información de tamaño pequeño. Como se ha dicho anteriormente, las previsiones de crecimiento para ATM obligaban al uso de un sistema de numeración de terminales de 20 bytes. Las tecnologías no orientadas a la conexión requieren que cada unidad de información contenga en su interior las direcciones tanto de origen como de destino. Obviamente, no se podían dedicar 40 bytes de la celda para ese objetivo (la sobrecarga por cabecera sería inaceptable).

Los únicos datos de direccionamiento que se incluye en la celda es la identificación del canal virtual que supone, únicamente, 5 bytes de cabecera (48 bytes útiles para la transmisión de información).

Red inteligente

Una red de transporte ATM es una red inteligente en la que cada nodo que la compone es un elemento independiente. Como se ha comentado anteriormente, los conmutadores que forman la red ATM descubren individualmente la topología de red de su entorno mediante un protocolo de diálogo entre nodos.

Este tipo de aproximación, novedoso en las redes de banda ancha, abre las puertas a un nuevo mundo de funcionalidades (enlaces de diferente velocidad, topología flexible, balanceo de tráfico, escalabilidad) y es, sin lugar a dudas, la piedra angular de la tecnología ATM.

Arquitectura de ATM

CONEXIONES VIRTUALES

Las conexiones lógicas en ATM están relacionadas con las conexiones de canales virtuales (VCC). La conexión entre dos sistemas finales se puede obtener mediante:

* Caminos de Transmisión (TP). Conexión física entre el sistema final y un conmutador o entre dos conmutadores.

* Camino Virtual (VP). Consiste en una o un conjunto de conexiones entre dos conmutadores.

* Circuitos Virtuales (VC). Empleados por las redes de celdas, todas las celdas que pertenecen a un mismo mensaje viajan por el mismo circuito virtual, y mantienen su orden original hasta alcanzar su destino.

Varios VC forman un VP.

La concatenación de varias VP forma una conexión de camino Virtual (VPC).

ESTRUCTURA DE UNA CELDA ATM

La transferencia de información en ATM, a diferencia de la de otras técnicas de conmutación de paquetes, como X.25 o Frame Relay, utiliza paquetes de longitud corta y fija, denominados celdas. Cada celda consta de 53 octetos o bytes, tamaño que consigue el mejor equilibrio entre la eficiencia de transmisión de datos y los requerimientos de retardo para el tráfico de voz y vídeo. Los 5 primeros bytes contienen la información de la cabecera y los 48 bytes restantes la información de usuario.

La cabecera ATM tiene dos formatos, el UNI y el NNI.

* La cabecera UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red) es utilizada para la comunicación entre los puntos finales ATM y los conmutadores ATM; A la conexión de un Switch ATM de una empresa pública o privada con un terminal ATM de un usuario normal, siendo este último el más utilizado.

* Mientras que la cabecera NNI (Network to Network Interface o interfaz red a red) es utilizada para la comunicación entre conmutadores ATM.

Como se puede comprobar, la cabecera contiene la siguiente información:

* Identificador de canal virtual o VCI (Virtual Channel Identifier) e identificador de camino virtual o VPI (Virtual Path Identifier). Identifican el siguiente destino de la celda cuando pasa a través de varios conmutadores ATM. Un camino virtual o VP (Virtual Path) no es más que la multiplexación de diversos flujos de tráfico sobre un mismo medio de transmisión, y es identificado por el VPI. Un camino de transmisión es un conjunto de VPs. En ATM cada uno de estos VPs es más tarde multiplexado en un cierto número de canales virtuales o VCs (Virtual Channels), identificados mediante los VCIs. Un VP es, por lo tanto, un conjunto de VCs, cada uno de los cuales es conmutado de forma transparente a través de la red ATM en base a un VPI común. Los VCIs y VPIs sólo tienen un significado local a lo largo de un enlace en particular y se hace una correspondencia, cuando sea apropiado, en cada conmutador.

* Identificador del tipo de carga o PTI (Payload Type Identifier). Indica en el primer bit si la celda contiene datos de usuario o datos de control. Si la celda contiene datos de usuario, el segundo bit indica congestión, y el tercer bit indica si la celda es la última en una serie de celdas que representan una única trama AAL5.

* Prioridad de pérdida de celda o CLP (Cell Loss Priority). Indica si la celda debe ser descartada en el caso de que haya congestión en su tránsito por la red. Si el CLP es igual a 1, la celda debe ser descartada antes que las celdas de la misma conexión con el CLP igual a 0.

* Campo de control de errores o HEC (Header Error Check). Calcula el código de redundancia cíclica sobre la cabecera de la celda. Se utiliza para localizar errores en la cabecera y corregirlos, si el número de ellos no es mayor que 2; en caso contrario, cuando existan más de 2 errores, la celda se descarta.

* Campo de control de flujo genérico o GFC (Generic Flow Control). La cabecera UNI, a diferencia de la NNI, no soporta el CGF.

Formato de las Células ATM

Son estructuras de datos de 53 bytes compuestas por dos campos principales:

1.- Header, sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificación del canal, información para la detección de errores y si la célula es o no utilizada. Eventualmente puede contener también corrección de errores, número de secuencia...

2.- Payload, tiene 48 bytes fundamentalmente con datos del usuario y protocolos AAL que también son considerados como datos del usuario.

Dos de los conceptos más significativos del ATM, Canales Virtuales y Rutas Virtuales, están materializados en dos identificadores en el header de cada célula (VCI y VPI) ambos determinan el routing entre nodos. Existen dos formatos de células: la UNI (User Network Interface) utilizado en el interfaz red/usuario y la NNI Network Interface) cuando circulan por la red.

El formato de las celdas tal y como ha sido definido por el forum ATM.

ESTABLACIMIENTO Y LIBERACION DE LA CONEXION

ATM provee servicios orientados a la conexión. Para comunicarse con un nodo remoto, un host debe solicitar a su switch local el establecimiento de una conexión con el destino. Estas conexiones pueden ser de dos naturalezas: Switched Virtual Circuits (SVC) o Permanent Virtual Circuits (PVC).

Switched Virtual Circuits

Un SVC opera del mismo modo que una llamada telefónica convencional. Un host se comunica con el switch ATM local y requiere del mismo el establecimiento de un SVC. El host especifica la dirección completa del nodo destino y la calidad del servicio requerido. Luego espera que la red ATM establezca el circuito.

El sistema de señalización de ATM se encarga de encontrar el path necesario desde el host origen al host destino a lo largo de varios switches. El host remoto debe aceptar el establecimiento de la conexión.

Durante el proceso de señalización (toma este nombre por analogía con el usado en sistemas telefónicos de los cuales deriva ATM) cada uno de los switches examina el tipo de servicio solicitado por el host de origen. Si acuerda propagar información de dicho host registra información acerca el circuito solicitado y propaga el requerimiento

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