Introducción Sub El modelo de comunicaciones ATM
(Asynchronous Transfer Mode) es un modelo que como la torre OSI o
TCP/IP esta basado en capas. En este modelo solo existen 3 capas
(Física, ATM, y Adaptación (AAL)) aunque alguna de
ellas a su vez esta dividida en subcapas.
Sub La tecnología ATM comprende un tendido físico
(cable coaxial, enlace de microondas, o cable de fibra
óptica), elementos de conmutación (switch),
concentradores de acceso (HUB), dispositivos de adaptación
(routers, codecs, etc), y dispositivos de interfaz (tarjetas de
comunicación, cámaras de video, etc). El modo
más corriente de acceso a ATM es la fibra óptica,
un cable de silicio del grosor de un cabello humano, por el cual
viaja un rayo láser de alta densidad o un haz infrarrojo,
que transmite los bits (ceros o unos). Para transmitir datos o
señales de audio o video sobre un cable de fibra
óptica, es necesario digitalizar previamente la
señal. De eso se encarga un procesador situado en el
interior del dispositivo de interfaz, sea una cámara de
video, etc.
LA CAPA FÍSICA La Capa Física es un conjunto de
reglas respecto al HW que se emplea para transmitir datos. Entre
los aspectos que se cubren en este nivel están los
voltajes utilizados, la sincronización de la
transmisión y las reglas para establecer el "saludo"
inicial de la conexión de comunicación.
LA CAPA FÍSICA La capa Física de ATM, presenta las
siguientes funciones: Convierte bits en celdas (células).
Controla la transmisión y recepción de bits en el
medio físico. Sigue el rastro de limites de celdas ATM.
Empaqueta la celda dentro del tipo apropiado de frame para el
medio físico utilizado.
Funcionalidad del nivel Físico Estado de Inactividad: En
este estado se detecta ausencia de actividad en el medio, por lo
que en nivel físico se encuentra en estado de inactividad
de recepción. Estado de Recepción de bits de
información sin violación de la
codificación: Este es el estado normal durante la
transferencia. Estado de Recepción de símbolos de
control: Con violación de la codificación,
corresponde a los estados de sincronización,
delimitación, absorción o transmisión
anómala
Funcionalidad del nivel Físico Estado de Inactividad: Sin
transmisión propia. En el caso de comunicaciones
broadcast, consiste en un estado de silencio o aislamiento,
mientras que en las comunicaciones secuenciales corresponde a un
estado de repetición. Estado de Transmisión de la
Información: Correspondiente a la codificación, es
el estado normal de la fase de transferencia de
información. Estado de Transmisión de
Información de Control: Corresponde a las fases de
sincronización, delimitación,
absorción.
Células ATM SubEl modelo ATM se basa en la idea de
transmitir la información en pequeños paquetes de
tamaño fijo llamados células (o celdas). Estas
células tienen un tamaño fijo de 53 bytes, de los
cuales los 5 primeros están destinados al encabezado y los
48 siguientes a datos
Células ATM El encabezado de las
células, se estructura como sigue: (Gp:) 7
(Gp:) 6 (Gp:) 5 (Gp:) 4 (Gp:) 3 (Gp:) 2 (Gp:) 1 (Gp:) 0 (Gp:)
Generic Flow Control (Gp:) Virtual Path Identifier (Gp:) Virtual
Path Identifier (Gp:) Virtual Channel Identifier (Gp:) Virtual
Channel Identifier (Gp:) Virtual Channel Identifier (Gp:) Payload
Type (Gp:) CLP (Gp:) Header Error Control
Células ATM
Los primeros cuatro bytes identifican la célula, y el
quinto (HEC) es la suma de comprobación de un byte, sobre
los 4 primeros bytes de la cabecera, no de la carga útil
(datos).Debido a que el chequeo solo se produce sobre los bits de
cabecera, a este chequeo se le llama HEC (Header Error Control).
Conmutadores ATM En una red de conmutación de circuitos,
hacer una conexión realmente significa establecer una
trayectoria física del origen al destino a través
de la red.
Conmutadores ATM En una red de circuitos virtuales como ATM,
cuando se establece un circuito, lo que realmente sucede es que
se escoge una ruta desde el origen al destino y todos los
conmutadores (esto es, los enrutadores) a lo largo del camino
crean entradas de tabla para poder enrutar cualquier paquete por
ese circuito virtual.
Conmutadores ATM Los conmutadores también tiene la
oportunidad para reservar recursos para el nuevo circuito. La
figura muestra un circuito virtual desde el host H1 al host H5 a
través de los conmutadores (enrutadores) A,E,C y D.
Conmutadores ATM La Línea punteada muestra un circuito
virtual que está definido sencillamente por entradas de
tabla dentro de los conmutadores.
Conmutadores ATM Cuando un paquete llega, el conmutador
inspecciona el encabezado del paquete para averiguar a
cuál circuito virtual pertenece. A continuación,
busca ese circuito virtual en sus tablas para determinar a
cuál línea de conmutación debe enviar el
paquete.
Conmutadores ATM Ahora se presentara una breve
introducción a los principios de diseño de
conmutadores de células ATM. El modelo general para un
conmutador de células ATM se muestra en la figura
Conmutadores ATM Hay cierto número de líneas de
entrada y cierto número de líneas de salida, casi
simpre la misma cantidad (porque las líneas son
bidireccionales).
Conmutadores ATM Los conmutadores ATM generalmente son
síncronos en el sentido de que, durante un ciclo, se toma
una célula de cada línea de entrada (si está
presente), se pasa a la estructura de conmutación interna
y finalmente se transmite por la línea de salida
apropiada.
Conmutadores ATM Las células llegan a la velocidad de ATM,
normalmente cerca de 150 Mbps. Esto corresponde a un poco
más de 360,000 células/seg, lo cual significa que
el tiempo de ciclo del conmutador tiene que ser de cerca 2.7
µseg.
Conmutadores ATM Un conmutador comercial podría tener
desde 16 hasta 1024 líneas de entrada, lo cual significa
que debe estar preparado para aceptar y comenzar a conmutar un
lote de 16 a 1024 células cada 2.7 µseg.
Conmutadores ATM El hecho de que las células sean de
longitud fija y corta (53 bytes) hace posible construir tales
conmutadores.
Conmutadores ATM Todos lo conmutadores de ATM tienen dos metas
comunes: 1. Conmutar todas las células con una velocidad
de desecho lo más baja posible. 2 . Nunca reordenar las
células en un circuito virtual.
Conmutadores ATM La meta 1 dice que se permite suprimir
células en emergencias, pero que la tasa de pérdida
deberá ser lo más pequeña posible. La meta 2
dice que las células que llegan a un circuito virtual en
cierto orden deben salir también en ese orden, sin
excepciones. Esta restricción hace que el diseño de
conmutadores sea mucho más difícil, pero lo
requiere el estándar ATM.
Conmutadores ATM Un problema que se presenta en todos los
conmutadores ATM es qué hacer si las células que
llegan a dos o más líneas de entrada quieren ir al
mismo puerto de salida en el mismo ciclo.
Conmutadores ATM Resolver este problema es uno de los aspectos
clave del diseño de todos los conmutadores ATM
Conmutadores ATM La figura (a) describe la situación al
inicio del ciclo 1, en el cual han llegado células por las
cuatro líneas de entrada, destinadas para las
líneas de salida 2, 0, 2 y 1, respectivamente.
Conmutadores ATM Debido a que hay un conflicto para la
línea 2, únicamente se puede escoger una de las
células. Suponga que se elige la que está en la
línea de entrada 0.
Conmutadores ATM Al inicio del ciclo 2, mostrado en la figura
(b), han salido tres células pero la célula de la
línea 2 ha sido retenida y han llegado a dos
células más. Es hasta el inicio del ciclo 4 [(d)
que todas las células han dejado el conmutador.
Conmutadores ATM El problema con las colas de entrada es que
cuando se tiene que retener una célula se bloquea el
avance de cualquier célula que venga detrás de
ella, aun si ésta se pudiera conmutar a otro lugar.
Conmutadores ATM Este efecto se denomina bloqueo de cabecera de
línea y es algo más complicado que lo que se
muestra aquí, pues en un conmutador con 1024 líneas
de entrada puede ser que los conflictos no se noten hasta que las
células ya han atravesado el conmutador y están
peleando por la línea de salida.
Conmutadores ATM Un diseño alternativo que no sufre
bloqueo de cabecera de línea hace el encolocamiento en el
extremo de salida, como se muestra en la figura.
Conmutadores ATM Aquí tenemos el mismo patrón de
llegada de células, pero ahora cuando dos células
quieren ir a la misma línea de salida en el mismo ciclo,
ambas pasan a través del conmutador
Conmutadores ATM Una de ellas se pone en línea de salida,
y la otra se encola en la línea de salida, como en la
figura (b).
Conmutadores ATM Aquí se requieren únicamente tres
ciclos, en lugar de cuatro, para conmutar todos los paquetes.
Karol et al. (1987) ha demostrado que en general el encolamiento
de salida es más eficiente que el de entrada.
CAPA FÍSICA Sub La función de la capa física
es el transporte de las células ATM La capa ATM se divide
en dos subcapas: Subcapa dependiente del medio físico (PMD
) Subcapa de Convergencia de Transmisión ( TC)
Subcapa dependiente del medio físico (PMD). Sub La subcapa
PMD lleva a cabo funciones que dependen del medio físico,
sea eléctrico u óptico, como son la
transmisión y temporización de bits.
Subcapa de Convergencia de Transmisión (TC) Sub La subcapa
TC es responsable de todas las funciones relacionadas con la
transmisión de las células, como son el desacoplo
de la velocidad de las células, el control de errores de
cabecera (HEC, Header Error Control), la delimitación de
las células a las tramas de transmisión y la
generación y recuperación de tramas.
Subcapa de Convergencia de Transmisión (TC) Sub
Transmisión de células (En las subcapas TC) Cuando
la capa TC recibe una célula, calcula su HEC y termina de
completar la cabecera de la célula ATM, así la capa
TC tomará una secuencia de células con su HEC
correspondiente y las transformara en una corriente de bits
igualando con ella la corriente de bits del medio
físico.
Subcapa de Convergencia de Transmisión (TC) Sub
Recepción de células (En la subcapa TC) La capa TC
en la recepción tendrá que convertir un flujo de
bits en una corriente de células. ATM siempre mantiene un
flujo constante de celdas de 53 bits ,por tanto el receptor
deberá sincronizarse con el flujo de Bits, hasta que
localice el principio de una celda, para a partir de ahí
muestreara los siguientes 424 bits como la siguiente celda.
Subcapa de Convergencia de Transmisión (TC) Sub Las celdas
ATM no tienen porque ir enmarcadas ni precedidas de ningún
código de inicio de celda, y cuando el receptor recibe el
primer bit este no tiene porque ser el de inicio de celda
Problemas en la sincronización
ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN
LA VERSIÓN DE DESCARGA