El Modo de Transferencia Asíncrono (ATM)

CAPÍTULO 1

FUNDAMENTOS DE LA TECNOLOGÍA ATM

1.1. INTRODUCCIÓN

El Modo de Transferencia Asíncrono (ATM) es la base de un estándar internacional propuesto como un sistema de conmutación de paquetes para el transporte de datos basado en células de longitud fija y de pequeño tamaño (53 octetos). Se caracteriza también ATM por ofrecer funciones de gestión de tráfico para la transferencia óptima de información en tiempo real (tráfico multimedia) y tiempo no-real (datos o imágenes estáticas), aportando la atractiva ventaja de la integración de diferentes flujos de información.

La tecnología ATM recibe su máximo impulso cuando es elegida por CCITT como la base para la implementación de la RDSI-BA (Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha) [1,2]. Desde ese momento, y a lo largo de más de una década, la tecnología ha experimentado una continua evolución siendo fuente de constantes investigaciones que han permitido que sea en la actualidad la solución más sólida en las troncales internacionales de largo alcance. Otra de las ventajas de ATM es precisamente su escalabilidad lo que le permite ser implantada tanto en entornos WAN como MAN y LAN.

La integración de servicios y la escalabilidad, ligadas al extraordinario rendimiento de los medios de transmisión ópticos que soportan velocidades de transferencia del orden de Gbps, con probabilidades de error en torno a 10-12, han permitido que ATM de respuesta a las actuales necesidades de comunicación a través de aplicaciones de toda índole.

La característica orientada a la conexión de ATM es uno más de los aspectos diferenciadores con otras tecnologías claramente implantadas como las redes IP. El hecho de ser una tecnología orientada a conexión hace que las transferencias se realicen a través de circuitos virtuales (VPI/VCI) establecidos extremo-a- extremo, y los cuáles se mantienen abiertos durante todo el tiempo que dura la comunicación. Estos circuitos virtuales son creados en la fase de establecimiento de la conexión que es cuando el usuario de la red puede especificar los parámetros de tráfico que va a generar, o los recursos de red que va a requerir. Así, el usuario negocia la calidad del servicio que espera recibir, de forma que la propia red dispone de mecanismos de gestión de recursos como la función CAC (Control de Admisión de la Comunicación), y como la función UPC (Control de Parámetros de Uso). La función CAC, usada para la negociación de la conexión, actúa a modo de control de flujo impidiendo la entrada de usuarios para los que la red no dispone de recursos, y evitar la sobrecarga de ésta. La función UPC se encarga de velar, durante la comunicación, por el buen cumplimiento del contrato de tráfico que los usuarios han negociado con la función CAC en el establecimiento de la conexión. Vemos como ATM no sólo se encarga de atender las necesidades de conexiones concretas, sino también del estado general de la misma, de forma que se intentan evitar situaciones de sobredimensión que conduzcan a congestiones o sobrecargas.

A la vista de esta descripción general de las características más importantes de la tecnología podemos adivinar que, aunque muchos aspectos de la misma están resueltos, aún quedan muchos otros que son foco de atención de la comunidad investigadora que realiza propuestas para mejorar la tecnología. Así, para centrar las motivaciones generales de esta tesis deseamos realizar en este primer capítulo una descripción de los aspectos de ATM que están más directamente relacionados con nuestras investigaciones.

2 Introducción

Ya que aspiramos a movernos en el ámbito de las arquitecturas, protocolos y tráfico nativo ATM, requerimos conocer, tanto el formato de las células ATM, como el modelo arquitectónico para identificar dónde realizaremos nuestras aportaciones, las cuáles serán descritas detalladamente en capítulos posteriores.

Como uno de nuestros objetivos es la garantía de servicio a las transferencias, vamos a centrar los aspectos relacionados con las clases de servicio, así como los parámetros de calidad de servicio para acabar llegando al mapeo de las primeras con los segundos, todo ello desde el punto de vista de las recomendaciones de los estándares.

Nuestra motivación general es la de dar solución a las situaciones de congestión en los conmutadores ATM, por lo que vamos a ver cómo la tecnología ofrece diversos mecanismos de control de errores, de control de flujo y de control de congestión, pero todos ellos realizados extremo-extremo, debido a la característica orientada a la conexión. Esto acaba perjudicando al rendimiento de la red o al de los propios extremos de la comunicación. Las situaciones de congestión en los conmutadores son impredecibles y cuando aparecen pueden acabar afectando negativamente a toda la red.

1.2. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA TECNOLOGÍA ATM

La célula constituye la unidad de transferencia de las redes ATM que, como hemos dicho antes, son de tamaño fijo y relativamente pequeñas si se compara con otras tecnologías. De los 53 octetos totales, 5 bytes se emplean para las cabeceras y los 48 restantes se emplean para la carga útil de datos. La Figura 1.1 muestra cada uno de los campos de las cabeceras con sus tamaños en bits. Se puede observar separadamente el formato de las células UNI (User Network Interface) usadas entre extremos de la comunicación y la red, y el de las células NNI (Network to Network Interface) usadas entre los conmutadores de la red.

bit 8 7 6 5 4 3 2 1

bit 8 7 6 5 4 3 2 1

VPI

VPI

VCI

PT CLP

HEC

Payload

Byte

...