REDES MULTIMÍDIA (ATM) OBJETIVOS

REDES MULTIMÍDIA

(ATM)

Carlos Roberto

OBJETIVOS

• Mostrar a evolução das Redes de Comunicações

• Definir Rede com Integração de Serviços:

RDSI-FE e RDSI-FL

• Entender a tecnologia ATM: conceito, princípio de

operação e aplicações

• Ilustrar aplicações de voz e vídeo em redes ATM

• Mostra a evolução das Redes de Acesso: definição,

tecnologias de acesso para o par metálico, fibra

óptica na rede de acesso

Redes de Telecomunicações Atuais

• As atuais redes de telecomunicações são

caracterizadas pela especialização. Isto significa

que para cada serviço de telecomunicações

existe pelo menos uma rede específica para o

transporte deste.

Rede Convencional

Cada novo serviço requer: - equipamentos diferentes;

- caminho físico de comunicação diferentes ou

adaptadores;

- facilidades de rede diferentes

Outra

Rede Telefônica Pública Rede Comutação Pacote

Telex

Outros Usuários

Redes de Telecomunicações Atuais

• Redes de Telefonia.

• Redes de Comunicação

de dados

– Domínio Público – Domínio Privado

• Redes de transmissão

de Sinais de TV

Desvantagens das Redes de

Telecomunicações Atuais

• Ponto de vista do usuário.

– Diversidade de equipamentos/Interfaces.

– Pouca flexibilidade em termos de serviços.

• Ponto de vista do operador.

– Gerência/Supervisão do sistema complexa e

distintas.

ACESSO DE USUÁRIO ÀS REDES

ACESSO DE USUÁRIO ÀS REDES

CONVENCIONAIS

CONVENCIONAIS

TELEFONIA TELEX REDE PACOTES Vídeofone Vídeo Conferência Telefone Fax Telex X.25 Modem 471 4000 ?? 422 5698 ?? 0xx 35 471-4000 0xx 35 471-4001 0xx 35 422-4000 0xx 35 422-5698 0xx 35 1340 zzz xxx 5698 Vídeofone Vídeo Conferência Telefone Fax Telex X.25 OPERADORA

PERSPECTIVAS DO USUÁRIO

PERSPECTIVAS DO USUÁRIO

0XX 35 471 4000 471 4000 !!! 471 4000 ?? 422 5698 ??

Atributos para a Rede do Futuro

• Ponto de vista do usuário.

– Conectividade mais simples. – Flexibilidade de novos

serviços.

• Ponto de vista do operador.

– Gerência e supervisão comun. – Flexibilidade na oferta de

serviços.

Solução: Rede com integração de

serviços

RDSI Serviços com requisitos distintos Rede Digital de Serviços Integrados

Rede Comutação Pacote Rede Telefônica Pública

RDSI - Acesso Integrado

(Usuário de um acesso integrado pode usar serviços RDSI

transportados através das diferentes redes existentes) •Cada serviço é provido por uma sub-rede separada

• O usuário enxerga uma única porta de acesso e um único protocolo • Múltiplas sub-redes transparentes ao usuário

Outros Usuários

Usuário

Outra

Telex Acesso_ISDN

Acesso ISDN

• Uma única rede provendo diversos tipos de

serviços

• Incrementação de rede simples e flexível a um

baixo custo

• Facilidade de operação, manutenção e gerência

• Interfaces padronizadas

• Suporta serviços comutados por pacote ou circuito

• Maior inteligência na rede

• Controle do serviço pelo usuário

“ Uma rede em geral evoluída da rede digital

integrada de telefonia, que proporciona

conectividade digital fim-a-fim para

suportar uma variedade de serviços vocais e

não vocais, aos quais os usuários têm acesso

através de um conjunto limitado de

interfaces usuário-rede padronizadas.”

Rede Digital de Serviços Integrados - Faixa

Estreita (RDSI-FE) - Definição CCITT - 1984

Digitalização da Rede

Digitalização da Rede

1950 1960 E1 E1 1980 E1 E1

CPA-T CPA-T CPA-T

1990 ISDN E1 E1 ISDN CPA-T CPA-T CPA-T RDS I RDSI RDSI

Motivação para RDSI-FE

• Acesso a Internet via modem • Serviços oferecidos em redes

distintas

• Profusão de interfaces dedicadas • Sinalizações e numerações

diferentes

• Serviços não simultâneos • Instalações rígidas, caras e

complexas

• Acesso a Internet a alta velocidade • Serviços concentrados na mesma rede • Unificação de interfaces • Sinalizações e numerações únicas • Serviços simultâneos • Instalações simplificadas

REDE COMUM RDSI

Acessos RDSI-FE

• São interfaces de acesso à rede.

• Dependem do tipo e número de canais

RDSI que o constitui.

• 2 tipos:

– Acesso Básico (BRI)

• 2B+D = 144 Kbps

– Acesso Primário (PRI)

CANAIS RDSI-FE

• Canal B (Bearer Channel)

– Transporta informação de usuário – Voz, Áudio e Dados digitais – 64Kbps

– Conexões permanentes ou via comutação de circuito

• Canal D (Data Channel)

– Transporta sinalização entre o usuário e a rede – Pode transportar pacotes de dados do usuário – 16Kbps ( acesso básico) 64Kbps (acesso primário) – Conexão modo pacote

ACESSO PRIMÁRIO: Taxa de transmissão de 2.048Kbit/s Rede Telefônica PAR de COBRE ACESSO BÁSICO: 2 x 64Kbit/s

Tipos de Acessos

B(1) 64Kbit/s Voz, Textos, Dados, Imagens B(2) 64Kbit/s Voz, Textos, Dados, Imagens

B(1) 64Kbit/s Voz, Textos, Dados, Imagens B(2) 64Kbit/s Voz, Textos, Dados, Imagens B(30) 64Kbit/s Voz, Textos, Dados, Imagens D 16Kbit/s Sinalização, Dados de Pacote

D 64Kbit/s Sinalização

128 Kbps

Acesso Primário – Canais H

• Canais com velocidades superiores a

64Kbps (n x 64Kbps)

• Tipos:

– H0 => 384Kbps (6 x 64Kbps)

– H11=> 1536Kbps (24 x 64Kbps – Países T1)

– H12=> 1920Kbps (30 x 64Kbps – Países E1)

• Um canal H é tratado como um único canal

de faixa média e Não como vários de faixa

estreita

LE

U

Configuração de Referência

Instalação do Usuário Linha Externa Central

NT1 LT ET TE1 TE2 NT2 T S V R TA

Conexão de terminais diferentes

(Acesso Básico RDSI)

Características dos serviços FL

• Taxa de bits

– Existem taxas de bit praticadas hoje e aquelas que

serão obtidas no futuro através de técnicas de

compressão e codificação.

• Natureza do tráfego

– CBR - Constant Bit Rate

– Burst - Tráfego em rajadas

– VBR - Variable Bit Rate

Exemplos de Serviços RDSI-FL

• TV de alta qualidade;

• Vídeo Conferência Banda Larga;

• Transferência de Arquivos de Grande Volume;

• Teleação de alta velocidade (controle em tempo real);

• Vídeo on-demand;

• Correio de vídeo (para serviço de caixa postal

eletrônica para transferência de figuras em movimento

e som);

• Distribuição de informação digital irrestrita

(distribuição de dados irrestrito);

Classes de Serviços FL

• Serviços Interativos

– Conversacionais

• Telefonia, Videotelefonia e Videoconferência. • Transferência de dados irrestrita.

• Fac-símile e imagens de alta resolução.

– Mensagem

• Correio de voz, áudio,vídeo, imagens e dados.

– Recuperação.

• Videotexto, bibliotecas e software. • Base de dados.

• Vídeo sob demanda.

Classes de Serviços FL

• Serviços Distributivos.

– Sem Controle de Apresentação.

• Difusão de TV e áudio e TV por assinatura. • Informações broadcast cíclica - tempo, hora,

informações, etc... ... • Telejornais.

– Com Controle de Apresentação.

• Educação e Treinamento remoto. • Telesoftware.

Requisitos de Comunicação das Diversas

Mídias

• Texto

– Tráfego em rajadas

• Comunicação entre um terminal e um computador durante a execução interativa de um programa.

– Vazão média é dependente da aplicação.

• Varia de alguns bps até Mbps.

– Retardo máximo de transferência e sua variação

estatística não constituem problemas.

– Taxa de erros deve ser muito baixa.

Requisitos de Comunicação das

Diversas Mídias

• Imagem Gráfica

– Tráfego em rajadas

• Excetuando-se o caso de imagens animadas. – Vazão média chega a algumas dezenas de Mbps.

– Retardo máximo de transferência e sua variação estatística não constituem problemas.

– BER pode ser bem maior que PER para imagens representadas por uma matriz de pontos.

– A BER passa a ser intolerável para imagens com

representação vetorial, que utilizaram compressão ou imagens médicas que são processadas apenas pelo computador.

Requisitos de Comunicação das

Diversas Mídias

• Áudio

– Tráfego contínuo com taxa constante.

• Na utilização de técnicas de compactação ou compressão o tráfego se caracterizará com VBR . • Na utilização de detecção de silêncio se

caracterizará como um tráfego em rajadas.

– Retardo máximo de transferência e Variação estatística do retardo é intolerável para voz (comunicação

interativa em tempo real).

• Retardo maior que 200 ms já incomoda os interlocutores. Os padrões estipulam 40 ms para distancias continentais e 80 ms para distancia inter-continentais.

Requisitos de Comunicação das

Diversas Mídias

• Áudio

– Altas taxas de BER e PER são aceitáveis devido à redundância dos sinais de áudio.

• Pacotes devem ser pequenos (no caso de voz menores que uma silaba).

• Perdas da ordem de 1% são toleráveis.

• Como as redes de alta velocidade utilizam a rede ótica, onde a taxa de erro típica é de 10-9 _{, a detecção}

de erros para voz, onde não se utiliza técnicas de compressão, pode ser dispensada.

– Vazão média depende da qualidade do sinal desejada, da codificação e compactação.

Requisitos de Comunicação das

Diversas Mídias

• Vídeo

– Tráfego contínuo e com taxa constante.

• O Retardo de transferência máximo tem grande importância e a variação estatística do retardo deve ser compensada.

• Normalmente como o vídeo vem acompanhado de áudio, uma vez obedecido os requisitos deste, estão obedecidos os daquele.

Requisitos de Comunicação das Diversas

Mídias

• A rede do futuro deverá trabalhar com

serviços que terão características distintas

Tolerância a Atraso

Tolerância a Variação do Atraso Tolerância a Taxa de Erro Constância da informação Banda de Pico

VOZ

VOZ DADOSDADOS VÍDEO VÍDEO

baixa alta média

baixa alta média

alta baixa média

contínua surtos média

Requisitos de Comunicação das

Diversas Mídias

SERVIÇOS

SERVIÇOS TAXA DE BITSTAXA DE BITS (MÉDIA) (MÉDIA) VOZ 32 Kbps DADOS INTERATIVOS 1 - 100 Kbps TRANSFERÊNCIA DE ARQUIVOS 1 - 10 Mbps VÍDEO 1.5 a 15 Mbps HDTV 15 - 150 Mbps VÍDEO TELEFONIA HQ 0.2 - 2 Mbps

ATM

• ATM - Asynchronous Transfer Mode (Modo de

Transferência Assíncrono) : tecnologia de rede

capaz de transportar toda forma “superior de

inteligência” - voz, vídeo e dados - de um

usuário para outro, seja em uma rede local

(LAN) ou de longo alcance (WAN).

• Tecnologia adotado pelo ITU-T para suportar a

Rede Digital de Serviços Integrados Faixa

Larga - (RDSI-FL)

ATM - Definições básicas

• Multiplexação Assíncrona X Síncrona

voz dados

vídeo Frame (125 µs)

Time Slot 8 bits STM

MUX

voz dados

vídeo Frame (125 µs)

ATM CÉLULA (53 bytes)

MUX

Efeitos do Tráfego - ATM x STM

• STM (Synchronous Transfer Mode).

– Banda disponível ao usuário FIXA.

– Excesso de tráfego oferecido causa BLOQUEIO. – Depois da conexão estabelecida a QoS permance

constante.

• ATM (Synchronous Transfer Mode).

– Banda disponível sob demanda.

– Sensibilidade da QoS em relação ao perfil de tráfego. – Ganho estatístico no dimensionamento da rede. – Necessidade de um Contrato de Tráfego e de sua

ATM - Definições básicas

• Um canal não é identificado pela posição fixa de

seus slots em uma estrutura recorrente no tempo.

– Tira proveito da ATDM alocando, dinamicamente, partes da banda passante de acordo com a demanda dos serviços.

– Um canal ATM passa a ser identificado por um rótulo que representa a conexão lógica estabelecida para o transporte de segmentos de informação de um mesmo serviço.

– A taxa de transmissão de um serviço passa a ser determinada pelo número de células no tempo.

ATM - Definições básicas

• Segmentação e Montagem das Células

ATM - Definições básicas

REDE ATM DADOS VOZ VÍDEO DADOS VOZ VÍD_EO

A Rede ATM transporta blocos de informação (células) com baixo delay e alta velocidade

Dispositivos terminais convertem tráfego original para/de células

A VISÃO ATM

ATM - Definições básicas

• Não existe proteção contra erros ou controle de

tráfego na rede.

– A não proteção de erros é permitida uma vez que os

enlaces são de alta qualidade.

– A perda de pacotes devido à overflow dos buffers,

problema típico para a rede ATM, é minimizada à

valores aceitáveis da ordem de 10

-8

_{a 10}

-12

_{, através}

da adequada alocação de recursos e

dimensionamento dos buffers.

ATM - Definições básicas

• ATM opera no modo orientado à conexão.

– Antes da transferência da informação de um terminal para o destino, é realizada a fase de estabelecimento de conexão virtual (lógica), verificando se a

disponibilidade recursos da rede é adequada para a necessidade, caso contrário, a sessão é descartada e não se inicia.

– Este modo orientado à conexão permite à rede garantir em todas as transmissões uma minimização da PLR. – Com o encerramento da transmissão os recursos são colocados em disponibilidade para outras conexões.

Conexões ATM - SVC e PVC

• SVC - Switched Virtual Connection - Conexão Virtual

Comutada - utiliza mecanismos de sinalização

Sinali_zação

Sina lizaç_ão

Conexões ATM- SVC e PVC

• PVC - Permanent Virtual Connection - Conexão

Virtual Permanente - utiliza mecanismos de gerência

Gerência de Rede

ATM - Definições básicas

• A funcionalidade do cabeçalho é reduzida.

– Permite um rápido processamento na rede devido a um número limitado e funções, causando em um atraso de processamento e atraso de filas pequeno.

– Principal função é identificar a conexão virtual, por um identificador selecionado na fase de estabelecimento de conexão, e garantir o correto roteamento do pacote. – Permite a multiplexagem de diversas conexões virtuais

ATM - Definições básicas

– Erros no cabeçalho causarão roteamento indevido e

consequentemente perda de pacotes. Desta forma,

um bit errado no cabeçalho ocasionará n bits errados

( n igual ao tamanho do pacote).

– Técnicas de detecção e correção de erros, no

cabeçalho, são implementadas para reduzir o efeito

de multiplicação de erros.

ATM - Definições básicas

• O comprimento do payload é pequeno.

– Reduz o tamanho dos buffers e o atraso de filas no

nós de chaveamento, garantindo um atraso total e

variação estatística do atraso adequados à

Arquitetura ATM

UNI Switch Switch Switch Gateway TE TE TE TE TE TE TE TE

Redes não ATM

UNI UNI UNI NNI NNI NNI

Arquitetura ATM

• TE - Terminal Equipment

- São as máquinas onde estão as aplicações dos

usuários da rede

• Switches

- Elementos comutadores cuja função básica é

realizar a conexão entre TE’s

- Comutação Espacial e Temporal

- Armazenamento temporário

Arquitetura ATM

• Gateways

- Conectam dispositivos não ATM à rede ATM

- Conversão de protocolos

- Podem prover as funções dos switches

A célula ATM

• Fatores relevantes

– Comprimento fixo / Comprimento variável.

– Tamanho da célula ATM.

• Eficiência da Faixa de Transmissão. • Complexidade de implementação. • Retardo de Transferência.

A CÉLULA ATM

Payload

Cabeçalho

5 bytes

48 bytes

• pacote pequeno

• tamanho fixo - comutação eficiente por hardware

• conexão virtual, permite a multiplexação

assíncrona de pacotes

• cabeçalho contém informação do circuito virtual

• payload pode ser voz, vídeo, dados

Bits

Cabeçalho das Células nas interfaces

UNI e NNI

GFC Payload 48 Bytes 8 1 1º Byte VPI VCI VPI VCI VCI PTI CLP HEC Bits Payload 48 Bytes 8 1 VPI VCI VPI VCI VCI PTI CLP HEC 2º Byte 3º Byte 4º Byte 5º Byte

NOMENCLATURA DAS INTERFACES

NNI NNI NNI NNI NNI NNI NNI NNI NNI NNI

REDE ATM 1 REDE ATM2

PNNI

UNI UNI

PNNI - PRIVATE NETWORK-NETWORK INTERFACE

Por que células com 53 bytes???

Compromissos:

•Eficiência de transmissão

•Atraso (empacotamento de sinal de voz) •Complexidade de implementação do comutador

Padronização ATM

• Dois grandes órgãos padronizadores desta

tecnologia

– ITU-T : órgão padronizador em telecomunicações ,

adotou o ATM como o modo de transferência para

a RDSI-FL em 1988.

– ATM Fórum : órgão formado em 1991 por grandes

empresas fabricantes de equipamentos de

telecomunicações, o qual também realiza

padronização desta tecnologia .

O protocolo ATM – modelo de

referência

Plano de Controle Plano de Gerenciamento dos Planos Plano de Gerenciamento das Camadas Plano do Usuário Camadas Superiores Camada de Adaptação Camadas Superiores Camada de Adaptação Camada ATM Camada Física Camadas Superiores Camada AAL Camada ATM Camada Física

O protocolo ATM – modelo de

referência

• Plano de Usuário

– Provê a transferência de informação do Usuário.

Mecanismos referentes ao controle de fluxo e

recuperação de erros são incluídos.

• Plano de Controle

– Realiza as funções de controle de chamada e de

conexão. Inclui as funções de sinalização

necessárias no estabelecimento, supervisão e

liberação de uma chamada ou conexão.

O protocolo ATM – modelo de

referência

• Plano de Gerência

– Gerenciamento de Camada - Responsável pelas

funções de gerenciamento dos recursos e dos

parâmetros das diversas subcamadas ATM.

– Gerenciamento do Plano - Responsável pelas

funções de Gerenciamento como um todo e pela

coordenação dos diversos planos.

O protocolo ATM – modelo de

referência na rede

REDE ATM ATM PHY Usuário AAL ATM PHY Usuário AAL ATM PHY ATM PHY REDE ATM

SUBDIVISÃO DAS CAMADAS

CAMADAS SUB-CAMADAS FUNÇÕES Convergência Quebra e Remontagem CS SAR AAL ATM PHY TC PM

Controle Genérico de Fluxo Inserção e remoção de Cabeçalho Interpretação de VPI/VCI

Multiplexação e Demultiplexação de Células Desacoplamento de Taxa de células Geração e verificação de HEC Delineamento de células

Geração e Recuperação de frames Transmissão pelo meio físico

A sub camada dependente do meio

físico - PMD

• Interfaces Físicas suportadas

– E1 2.048 Mbit/s, T1 1.544 Mbit/s – E3 34 Mbit/s, DS3 45 Mbit/s – UTP-25 25 Mbit/s

– STS-1 51.84 Mbit/s – TAXI 100 Mbit/s – UTP- 5 I55.52 Mbit/s – STM-1, OC3 155.52 Mbit/s – STM-4, OC12 622.08 Mbit/s – STM-16, OC48 2.488 Gbit/s

– STM-64, OC192 10 Gbit/s – trabalhos em andamento

Transmissão sobre PDH E1 (2,048

Mbps)

TS0 TS16

1 byte 1 byte

Transmissão sobre STM-1 (155,52

Mbps)

célula ATM SOH AU-4 PTR SOH _POH 9 bytes 261 bytes 1byte 260 bytes 3 linhas 1 linha 5 linhas

Restante da última célula do container anterior

Célula n Célula n+1

Primeira célula de 53 bytes do container

parte da última célula do container

(270 bytes/linha X 9 linhas X 8 bits/bytes) / 125 µs = 155520000 bps

A Camada ATM

• Responsável pelas funções

– Multiplexação e Demultiplexação de Células.

– Adição e remoção do cabeçalho (header).

– Chaveamento e encaminhamento de célula.

– Controle Genérico de Fluxo na UNI

Bits

Cabeçalho das Células nas interfaces

UNI e NNI

GFC Payload 48 Bytes 8 1 1º Byte VPI VCI VPI VCI VCI PTI CLP HEC Bits Payload 48 Bytes 8 1 VPI VCI VPI VCI VCI PTI CLP HEC 2º Byte 3º Byte 4º Byte 5º Byte

Célula UNI Célula NNI

Campo GFC – Generic Flow

Control

• Só possui significado na interface Usuário-Rede (UNI)

• Dois modos de operação:

– Modo controlado

– Modo não controlado

• Atualmente somente o modo não controlado é definido

– GFC=0000

GFC Payload VPI VCI VPI VCI VCI PTI CLP HEC

Campos VPI e VCI

• Identificam , de maneira única , o circuito virtual

estabelecido

– VPI - Virtual Path Identifier : identifica o caminho virtual podendo assumir valores entre 0 e 4095 na NNI (campo de 12 bits) e entre 0 e 255 na UNI (campo de 8 bits).

– VCI - Virtual Channel Identifier : pode assumir valores entre 0 e 65535 tanto na UNI , como na NNI (campo de 16 bits) identifica o canal virtual.

• Necessários para os comutadores efetuarem o

chaveamento das células.

Conexões e Comutação ATM

• Para a transferência de informação na rede ATM é

estabelecida uma conexão lógica chamada Virtual

Channel Connection - VCC (Conexão de Canal

Virtual).

• Uma VCC é formada pela concatenação de

conexões virtuais, estabelecidas nos vários enlaces

físicos da rede, denominadas de Virtual Channel

Conexões ATM – VCC e VCL

Tabela de Conexões

ATM Vídeo 18/58 Dados 08/25 Voz 23/89 Dados 37/99 Vídeo 19/63 Voz 76/07 Vídeo 52/54 Vídeo 44/15 1 2 3 4 5 6 IN Port VPI/VCI 1 23/89 1 19/63 2 18/58 2 08/25 OUT Port VPI/VCI 5 76/07 6 62/54 3 44/15 4 37/99 VPI/VCI Só possui significado local

Conexões e Comutação ATM

• A utilização de

VPC simplifica a

arquitetura de

comutação e reduz

o tempo de

processamento e

estabelecimento de

novas conexões.

VP VP VP VP VP Comutador de VP Comutador de VP Comutador de VC VC VC VC VC VCI 1 VCI 2 VCI 1

VCI 2 VCI 1VCI 2

VCI 4 VCI 3

ATM ATM Canais 58, 63, 42, 36 Canais 58, 63, 42, 36

Caminho Virtual - Aplicação

ATM ATM

Múltiplo canais destinados a uma localização comum, podem ser facilmente e rapidamente comutados pela rede se eles compartilham um VPI comum. Neste caso os comutadores efetuam apenas comutação de VP (VP crossconnect)

Campo CLP

• Um único bit que permite à aplicação

diferenciar duas prioridades de perda de células

, o qual é usado pela rede como critério de

descarte de células em caso de

congestionamento :

– CLP = 0 - células com maior prioridade

– CLP = 1 - células com prioridade normal

Campo de PT

• Identifica qual o tipo de informação que está

sendo transportada nos 48 bytes de carga útil :

– Os valores de 000 a 011 , indicam que está

sendo transportada informação de usuário

– Os valores de 100 a 111 , indicam que está

sendo transportada informação de gerência

• Qualquer nó congestionado, assim que recebe uma

célula, pode modificar o seu header de forma a

indicar que a mesma passou por nó em

congestionamento.

A Camada AAL

• Utiliza os serviços de Transporte de células da camada

ATM para oferecer serviços com requisitos específicos.

• A camada AAL (ATM Adaptation Layer) realiza a

adaptação dos dados gerados pelo serviço do usuário ao

modo de transporte ATM , o qual é realizado por meio

de células.

• Esta adaptação é realizada nas dependências do usuário ,

mais precisamente nos equipamentos de terminação de

rede.

Usuário AAL

A Camada AAL

REDE ATM ATM PHY ATM PHY Usuário AAL ATM PHY ATM PHY

• A camada AAL é a primeira camada de

protocolo fim-a-fim no modelo de referência do

modelo de referência da RDSI-FL.

Estrutura da Camada AAL

AAL SAP

ATM SAP CS

AAL

SAR

Fornece funções adicionais conforme a necessidade de

serviços específicos

Adiciona cabeçalhos aos quadros do usuário e assegura integridade

no nível de quadros

Converte quadros CPCS em Células. Adiciona cabeçalhos às células para garantir integridade

no nível de célula Subcamada de Convergência

Específica do Serviço (SSCS) (pode ser nula)

Parte Comum da Subcamada de Convergência (CPCS)

Subcamada de Quebra e Remontagem

SAP

Estrutura da Camada AAL

• A terminologia utilizada para as unidades de troca de

informações entre camadas obedece a regras estabelecidas.

– SDU - Unidade de informação de serviço, recebida por uma camada através da Interface com a camada superior.

– PDU - Unidade de informação de protocolo, gerada a partir de uma SDU de uma camada superior, adicionando as informações de controle da camada (PCI). A PDU é a unidade de informação entregue à camada inferior.

– PCI - Informação de controle do protocolo, que adicionada à SDU recebida, transforma-a em uma PDU da camada.

Princípio Geral da Adaptação

AAL

CS SAR

APLICAÇÃO DO USUÁRIO - CAMADA SUPERIOR

H T H T H T :::

H H

H H H H H

53 Bytes

48 Bytes

A sub camada CS não é requerida por todas as AALs

CS PDU SAR PDU

Classes de Serviços ATM

• Classes definidas pelo ITU-T na recomendação I.362

Classe A Classe B Classe C

Constante

Requerida Não Requerida

Variável

Orientado a Conexão Não orientado

a Conexão Classe D Temporização entre fonte e destino Modo de Conexão Taxa de Bit

AAL 1 AAL 2 AAL 3/4 AAL 3/4 AAL 5 Camada de

Adapatação usada

Camada de Adaptação - AAL

Categorias de Serviço

• CBR Constant Bit Rate (Taxa de Bit Constante) • VBR-RT Variable Bit Rate - Real Time (Taxa de Bit

Variável - serviço em tempo real)

• VBR-NRT Variable Bit Rate - Non-Real Time (Taxa de Bit Variável - serviço não em tempo real) • ABR Available Bit Rate (Taxa de Bit Disponível) • UBR Unspecified Bit Rate (Taxa de Bit não

Especificada)

• GFR Guaranteede Frame Rate (Taxa de Frame Garantida)

Princípio Geral da Adaptação

AAL CS SAR

APLICAÇÃO DO USUÁRIO - CAMADA SUPERIOR

H T H T H T :::

H H

H H H H H

53 Bytes

48 Bytes

A sub camada CS não é requerida por todas as AALs

CS PDU SAR PDU

Classes de Serviços e Tipos de AAL

•Mapeamento da aplicação para ATM

•Segmentação e remontagem de payload de 48 bytes •Tratamento de erros atrasos

AAL 1 - Acumula bytes em blocos de 48 bytes - Serviços de taxas constantes sensíveis a atraso

AAL 2 - Serviços de tempo real em taxa variável - Vídeo e áudio

- Serviços sensíveis a atraso

AAL 3/4 - Mensagens de dados segmentadas em blocos - Transferência de dados sensíveis a erro

AAL 5 - Informações segmentadas em blocos

- Transferência de dados sensíveis a erro, com baixo overhead

Gerenciamento do Tráfego

• Essencial para a operação adequada da rede,

garantindo-se o nível de QoS adequado para cada

classe de serviço (tráfego)

• Envolve:

– Contrato de tráfego

– Controle de admissão de conexão

– Traffic Shaping

Parâmetros Descritores de Tráfego

• São requisitados no momento do

estabelecimento da conexão.

• Dividem-se em:

– Descritores do tráfego da fonte

– Descritores do tráfego (e QoS) da conexão

Descritores de Tráfego

DESCRITORES DO TRÁFEGO DA FONTE • PCR: Peak Cell Rate (Taxa de

pico de células)

• SCR: Sustainable Cell Rate (taxa média de células) • MBS: Maximum Burst Size

(duração máxima dos surtos) • MCR: Minimum Cell Rate

(taxa mínima de célula)

DESCRITORES DO TRÁFEGO (QoS) DA CONEXÃO

• CLR: Cell Loss Ratio (taxa de perda de células)

• CTD: Cell Transfer Delay (atraso de transferência de célula)

• CDV:Cell Delay Variation (variação do atraso de célula) • CDVT:(Cell Delay Variation

Tolerance) Tolerância à variação do atraso de célula)

Descritores de Tráfego

• PCR => Quantidade máxima de células por unidade de tempo que a fonte pode emitir durante um dado período de tempo • SCR => Taxa média ao longo do tempo da quantidade de células

por unidade de tempo que a fonte pode emitir. • MBS => Quantidade máxima de células que uma fonte pode

emitir à taxa PCR durante um surto (rajada) de tráfego. • BT => (Busrt Tolerance): Tempo máximo que a rede aceita

como duração do PCR

• MCR => Quantidade mínima de células por unidade de tempo que uma aplicação necessita para o seu funcionamento. MCR pode ter valor nulo.

Parâmetros da Qualidade de Serviço - QoS

• Negociáveis entre usuário e a rede

– CLR => Taxa máxima de perda de células especificada (aceitável) pelo usuário

– maxCDT => Atraso máximo de célula especificada pelo usuário

– CDVT ou peak-to-peak CDV => Variação pico-a-pico do atraso máximo de célula

• Não negociáveis

– CER - Cell Error Ratio (taxa de erro de célula)

– SECBR - Severely Errored Cell Block Radio (taxa de bloco de bloco de célula severamente corrompidos)

Parâmetros da Qualidade de Serviço - QoS

• Taxa de perda de célula: Relação entre a quantidade de células perdidas e células transmitidas em um VPI/VCI

• Atraso máximo de transferência de células: é o tempo máximo que a célula leva para atravessar a rede. O atraso é provocado por: – Propagação – Transmissão – Comutação – Filas das transmiti células de Total perdidas Células CLR=

Parâmetros da Qualidade de Serviço - QoS

• Variação no atraso de célula: é a diferença medida entre o instante real de chegada da célula e o instante esperado. Pode ser causado por:

– multiplexação – filas

– inserção de células O&M.

CDV Tempo de referência Tempo real da chegada Tr6 Tr5 Tr4 Tr3 Tr2 Tr1 Tc6 Tc5 Tc4 Tc3 Tc2 Tc1

Parâmetros não negociáveis

recebidas células de Total erro com recebidas Células CER = dos transmiti blocos de total Número s corrompido e severament blocos de Número SECBR= tempo de Intervalo inseridas ente incorretam Células CMR=

Descritores de Tráfego Requeridos e

Parâmetros de QoS

PCR SCR MCR P2P-CDV CBR VBR-RT VBR-NRT ABR UBR GFR MFS CLR maxCDT Opcional Opcional

Contrato de Tráfego

• O Contrato de Tráfego Usuário / Rede é

negociado no estabelecimento da Chamada.

• Exigências de QoS da Conexão (padronizados)

declaram as necessidades da aplicação para o

Grau de Serviço particular da Conexão:

– Taxa de perda de células (CLR).

– Atraso de transferência de célula.

– Variação do retardo - “cell delay variation - CDV”.

Contrato de Tráfego

ATM AAL1 AAL5 Eu quero um CBR Eu quero um NRT-VBR Eu necessito de um PCR de 10.000 cel/seg Eu necessito de um CTD de 100 mseg Eu necessito de um CLR de 1 em 10 milhões Eu necessito de um PCR de 5000 cel/seg e de 1 um SCR de 2000 cel/seg

Voz Sobre ATM

• Voz

– Telefonia (Fala)

– Dados na faixa de Voz (Fax, Modem’s de Dados)

• Problemas:

– atrasos de empacotamento/desempacotamento,

transferência

– sincronismo entre origem e destino

Tipos de Adaptação

PBX

ATM

AAL 1 AAL 2 AAL 5

ATM ATM

Sem Compressão Com Compressão

Voz 5 1 47 Voz 5 40 8 Voz Voz 5 1 3 10 3 20 3 8 Voz

•Uso eficiente da banda; 11% de overhead •Aplicação em redes públicas para voz CBR

•Eficiente para Emulação de circuitos

•Uso ineficiente da banda; 28% de overhead •Aplicação no transporte de voz empacotada •Eficiente na multiplexação de voz empacotada

•Uso eficiente da banda; 25% de overhead •Aplicação no transporte de voz CBR

•Interface de baixo custo para desktop

Emulação de Circuitos

• Possibilita que os circuito existentes possam ser mapeados sobre ATM • Utiliza conexão CBR (Constant Bit Rate) AAL1

• Modo UCE (Unstructured Circuit Emulation - não estruturado) – Não existe o reconhecimento de estruturas de quadro dos circuitos • Modo SCE (Structered Circuit Emulation - Estruturado)

– A estrutura de quadro, por exemplo, 32 timeslot do E1, é reconhecida e mapeada através da rede ATM

Rede ATM PBX PBX Emulação do circuito E1 conexão CBR E1 E1

Emulação de Circuito - Não

Estruturado

0 30 31 0 30 31

Quadro E1; 32X8 bits = 256 bits

256 bits 256 bits

47 bytes = 376 bits 47 bytes = 376 bits

Cabeçalho da Célula ATM (5 bytes) Cabeçalho da camada AAL1 (1 byte)

Emulação de Circuito - Estruturado

0 1 2 3 31 0 1 2 3 31 0 1 2 3 31

Quadro n Quadro n+1 Quadro n+2

Para preencher totalmente a célula existe a necessidade de se esperar por 47 quadros (47 amostras). Compromisso entre eficiência e atraso

47 bytes

Pode estar vazio

Cabeçalho ATM Cabeçalho da AAL1

53 bytes

Emulação de Circuito - Estruturado

31

Quadro n Quadro n+1 Quadro n+2

Emulação de circuito estruturado possibilita a comutação de sub taxas de 2 Mbps (N x 64kbps)

47 bytes

Pode estar vazio

Cabeçalho ATM Cabeçalho da AAL1

53 bytes

Vídeo Sobre ATM

• Pode ser classificado em dois tipos:

– Recuperação/distribuição de vídeo pré gravado (vídeo sob demanda, pay-per-view)

– Vídeo conversacional em tempo real (vídeo conferência)

MPEG

1.5 - 20Mbps

Codificação pode ser: •Off line usando software

•On line usando hardware (CI) _{•Decodificação em tempo real} •Controles do tipo VCR

Vídeo em Tempo Real

REDE ATM

Codificação e Decodificação em tempo real

Vídeo Sobre ATM - Pilha de

Protocolos

Emulação de Circuito TCP/IP TCP/IP MAC MAC AAL 5 CPCS-PDU (VBR, ABR, UBR) AAL 1 CPCS-PDU Célula Célula