tema_109_fr_atm

5/10/2018 tema_109_FR_ATM - slidepdf.com

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Autor: Ignacio Baquedano Pag 16/1

Frame Relay y ATM son tecnologías y servicios de transmisión de datos en el entornoWAN (Wide Area Network -red de área extendida-) de nivel 2. ATM también se utilizóen LAN.

Frame Relay y ATM , asocian los conceptos de:

Creación de circuitos virtuales, permanentes o conmutados (orientadoconexión).

Velocidad de línea y caudal. Algoritmo del pozal agujereado (leaky bucket).

Por otra parte y para asegurar la calidad de servicio se introdujo ATM (AsynchronousTransfer Mode -modo de transferencia asíncrona-) y por último una tecnología quepretende coger lo mejor de los dos mundos, ATM e IP (Internet Protocol), y es MPLS(MultiProtocol Label Switching –conmutación multiprotocolo mediante etiquetas)

DEFINICIÓN DE FRAME RELAYFrame Relay es una tecnología de transmisión de datos en las redes de paquetes. Elpaquete en Frame Relay se llama trama. La transmisión, a nivel físico, consiste en unalínea punto a punto desde la ubicación del usuario hasta el primer nodo de la red detransmisión de datos y después la información pasa por los nodos de la operadora hastael tramo final, del último nodo a la ubicación del usuario final.

CIRCUITO VIRTUALEn todo momento queda establecido un Circuito Virtual Permanente o Conmutado entreorigen y destino y viceversa, las operadoras públicas no dan el servicio conmutado.Desde cada ubicación y por la misma línea física se pueden establecer varios CircuitosVirtuales Permanentes (CVP), para lograrlo hay un campo de la cabecera que identificael número de CVP (DLCI). En cada nodo por donde pasa el paquete hay una tabla deencaminamiento asociada al identificador y que generalmente este cambia en cada nodode conmutación de la trama de tal forma que en las tablas es establece el camino parallegar de origen a destino.

Las redes de los operadores no son interoperables (la red de BT no habla con la deTelefónica y viceversa)




CABECERA DE LA TRAMAEl valor del flag es 01111110 y para que no se confunda con los datos de usuario en losdatos de usuario cuando aparecen 5 “1” se inserta un cero de tal forma que ya nocoincide con el flag.

TAMAÑO MÁXIMO DE TRAMA4096 octetos, mejor 2100

CONTROL DE LA CONGESTIÓNEl procedimiento de transmisión es muy sencillo, la trama encaminada según su númerode identificación del campo de cabecera llega al nodo de conmutación, se almacena seanaliza el campo de identificación, se conmuta según la tabla de encaminamiento y setransmite al siguiente nodo. Este tipo de redes son de storage and forward(almacenamiento y reenvío). Para realizar el almacenamiento se precisa de un buffercon una capacidad suficiente, como mínimo, para almacenar una trama pero si empiezan

a llegar más tramas pueden hacer que congestionen al nodo y para evitarlo haymecanismos o de descarte de la trama o de aviso al resto de los nodos del estado. El bitDE marcado por el usuario o la red permite a la red desechar esas tramas para evitar lacongestión y los protocolos de nivel 4 ya solicitarán las tramas perdidas y regularán lacongestión haciendo que la ventana del protocolo sea de menor tamaño.

CONCEPTO DE VELOCIDAD DE LINEA Y CAUDAL (CIR )Los bits se transmiten a la velocidad fijada por el router (velocidad de la línea).Caudal la cantidad de información asegurada que se puede transmitir. Ejemplo,supongamos una línea que transmite a una velocidad de línea 64 Kbit/s y tieneasegurado un caudal CIR de 32 Kbit/s eso significa que 1 s puede transmitir y otro no o2 si y 2 no, es decir de media solamente se puede transmitir la mitad del tiempo.




CIR (Committed Information Rate)-Caudal Comprometido• Es la velocidad en bit/s a la que la red acuerda transferir información sobre un

CVP bajo condiciones normales• Un puerto Frame Relay puede tener múltiples CVPs.

Cada CVP tiene asignados 2 valores de CIR independientes (del cliente a la red y de la

red al cliente). El caudal que se puede contratar puede ser asimétrico, en general elcaudal es superior de la red a cliente que de este a la red.

CAUDAL EN EXCESO – EIR (Excess Information Rate)Si es cierto que los nodos de conmutación la red y los medios de transmisión puedentener capacidad sobrante por el hecho de la utilización baja por parte del resto de losusuarios/clientes. ¿Por qué no aprovechar esa capacidad sobrante?. Eso es lo querepresenta el EIR, es la capacidad sobrante que hace que en momentos determinados yde acuerdo a como esté la red permite un caudal superior al CIR.

• Es la velocidad sostenida de información que excede del CIR.• La red la entregará a su destino si hay ancho de banda disponible.

• El caudal total de información es CIR+EIR

ALGORITMO DEL POZAL AGUJEREADO (LEAKY BUCKET)Los conceptos de velocidad de línea, CIR y EIR pueden aclararse de una forma muygráfica con al algoritmo del pozal agujereado. Supongamos un pozal que tiene unagujero en la parte inferior, este agujero tiene un tamaño de acuerdo al CIR contratado,la información es el chorro de agua que entra en el cubo a la velocidad de la línea, loque sale por el agujero inferior es el CIR y en el caso de que el cubo se llenase ydesbordase lo que desborda pasa a otro cubo que tiene un agujero que es el equivalenteal EIR.Para evitar la congestión de la red hay un bit en la cabecera que es el DE en FrameRelay y CLP (Cell Loss Priority) en ATM que si está a "1" se puede descartar y sóloserá transmitido si hay capacidad en la red. En el caso de no capacidad se descarta latrama/celda.

Velocidad de línea

CIREIR




TARIFAS APLICADASTodas las infraestructuras necesarias para dar un servicio asocian unos costes, que sepueden desglosar de alta y la de servicio con su mantenimiento asociado que es un costemensual.

Alta:Se considera que este coste cubre la infraestructura de planta exterior y equipo decliente y red, necesarios para acceder desde la sede del cliente hasta el primer nodo de lared Frame Relay. Como se puede suponer la distancia citada varía mucho, desdeubicaciones que están situadas en el entorno metropolitano, próximos al nodo de la red,a otra ubicaciones rurales donde la distancia citada es muy grande. En general, se divideen zonas dependientes de la distancia.

Mensual:El coste mensual cubre el servicio en si y el mantenimiento y gestión de lasinfraestructuras que dan soporte al servicio y en el caso concreto del servicio FrameRelay se divide en:

• Tarifa mensual en función de la velocidad de la línea.• Tarifa mensual de acuerdo al CIR contratado y dependiendo del tráfico,

metropolitano/provincial o nacional.

CONSIDERACIONES QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA• El tamaño máximo de la trama 2100 octetos y bajo estudio se puede llegar a

4096.• Se admite lo que se llama la sobrecontratación del CIR, es decir sobre una

misma línea se pueden establecer Circuitos Virtuales Permanentes (CVPs) cuya

suma de CIRs es superior a la velocidad de la línea y esto se hace ya que seconsidera que no van a estar todos los circuitos transmitiendo a la vez. Serecomienda que la sobrecontratación no supere dos veces la velocidad de lalínea.

• El número máximo de CVP sobre un mismo acceso será de 30.




INTEGRACIÓN VOZ DATOS EN FRAME RELAY

Calidad de la VozPara medir la calidad de la voz se utiliza el MOS (Mean Opinión Store). Este método,no es más que una encuesta a diferentes usuarios de los distintos sistemas de voz paraevaluar su rendimiento. Su calificación varía entre 5 (que es la mayor calificación) hasta

1, que seria una calidad de voz inaceptable.

Dentro del escenario de red Frame Relay se definen dos DLCIs (Data Link ControlInterface) uno para voz y otro para datos. Precisamente en la distinción de los DLCIs esdonde reside la priorización de la voz respecto a los datos.

Los aspectos que influyen en la calidad de una voz paquetizada son:• Digitalización y codificación.• Paquetización.

Envío por una red de paquetes influye:•

Retardo fijo• Variable (jitter)

Es preciso establecer un canal virtual permanente de CIR 11 Kbit/s, en cada sentido,para cada canal de voz. (una conversación)




ATM ( Asynchronous Transfer Mode)- MODO DE TRANSFERENCIAASINCRONAATM se puede definir como el Modo de Transferencia Asíncrona. ATM es unatecnología de conmutación/transmisión de datos en las redes de paquetes. El paquete enATM se llama celda o celúla. La transmisión, a nivel físico, consiste en una línea puntoa punto desde la ubicación del usuario hasta el primer nodo de la red de transmisión de

datos y después la información pasa por los nodos de la operadora hasta el tramo final,del último nodo a la ubicación del usuario final. Como protocolo se sitúa en el niveldos, enlace, de la OSI (Open System Interconnection – modelo de referencia deInterconexión de Sistemas Abiertos) En esencia ATM son celdas de 53 bytes (5 + 48)que conmutan muy rápido, lo hacen por hardware, favorecido por su tamaño fijo, y quese transmiten a mucha velocidad.

CIRCUITO VIRTUALEn todo momento queda establecido un Circuito Virtual Permanente o Conmutado entreorigen y destino y viceversa, las operadoras públicas no dan el servicio conmutado.Desde cada ubicación y por la misma línea física se pueden establecer varios Circuitos

Virtuales Permanentes (CVP), para lograrlo hay dos campos de la cabecera queidentifica el número de CVP y estos son:

• VPI (Virtual Path Identifier – identificador camino virtual).• VCI (Virtual Channel Identifier – identificador canal virtual).

En cada nodo por donde pasa la celda hay una tabla de encaminamiento asociada alCVP (VPI/VCI), y generalmente estos identificadores cambian en cada nodo deconmutación de la celda.

Cuando se conmuta VCI y VPI son conexiones virtuales conmutadas, se utilizanconmutadores (Switch)Cuando se conmuta VPI son conexiones virtuales transconectadas, se utilizantransconectores ( Cross Connect)




CABECERA DE LA CELDA

El tamaño de la celda es de 53 bytes. Su tamaño fijo ayuda a que la conmutación seamás rápida ya que todo el proceso se puede hacer por hardware. Dentro de ese tamaño 5bytes lo constituyen la cabecera y 48 son de carga útil. El formato de la cabecera es elsiguiente:

SIGLAS SIGNIFICADO BITS OBSERVACIONESGFC Generis Flow Control 4 Estos bits solamente existen en la interfaz usuario-red ya que

dentro de la red incrementan el VPI.Sirve para la priorización de las celdas. No se usa.

VPI Virtual Path Identifier 8VCI Virtual Channel Identifier 16PTI Payload Type Identifier 3 1 User/Control Data (informa.de usuario/control)

2 Congestion3 Last Cell - en las capas de adaptación

CLP Cell Loss Priority Bit 1 Si la red está congestionada y este bit está marcado, se puede“tirar” la celda.

HEC Header Error Check 8 Capaz de detectar 2 errores y corregir uno.Se utiliza como comprobación de que el origen supuesto es elinicio de la celda

En Frame Relay existe un flag (01111110) al principio de la trama que indica sucomienzo. En ATM no existe, ya que ayudado de su tamaño fijo y del HEC es capaz deidentificar el comienzo. El funcionamiento para la detección de principio de celda es elsiguiente, se supone que empieza en un instante y se cuentan 32 bits, se calcula su CRC(Código de Redundancia Cíclica) y se compara con el HEC, si coincide todo está bien,en el caso de no coincidir, se hace los mismo varías veces y si sigue fallando es que elorigen supuesto no es correcto por lo que se avanza un bit y se realiza la misma

operatoria y así sucesivamente. Cuando coincide varias veces el sistema estásincronizado y el origen supuesto de la celda es correcto. Todo lo dicho del HEC serealiza a nivel 1.




CALIDADES DE SERVICIOLa diferencia mas buscada desde ATM respecto a otras tecnologías es asegurar lacalidad de servicio. El asegurar la calidad de servicio significa que una vez establecidala conexión esta no se debe degradar nada por el hecho de una mayor ocupación de lared. Antes se establecer una nueva conexión la red mira su capacidad y comprueba sipuede establecer la conexión solicitada sin degradar al resto, en el caso de que no

pudiera, rechaza la petición. Como se puede entender, el comportamiento es idéntico alas redes de conmutación de circuitos que aseguran el circuito una vez establecido y loque puede ocurrir que ante una nueva llamada la central indique congestión y nopermite su establecimiento. La forma de garantizar es:

• Control de admisión comprobar que puede entrar en la red.• Vigilancia de tráfico (traffic policing) que no se cambien la características una

vez que se ha establecido.• Conformado de tráfico (el host tiene que modelar el tráfico de acuerdo a

contrato)

Las calidades de servicio definidas en ATM son:

ATM Forum TM4.0ATM Service Category

DESCRIPCIONDEL TRAFICO

ITU-T I.371 ATM TransferCapability

Principio Aplicaciones

CBR: Constant Bit Rate : Velocidad

Constante

PCR (PicosCeldasVelocidad)

DBR: DeterministicBit Rate

Garantiza unavelocidad máxima deceldas a través de uncanal de velocidad fija

Voz y vídeo nocomprimidos emulación de circuitos,tiempo real

rt-VBR: realtime VariableBit Rate, VelocidadVariable tiempo real

PCR, SCR(Sosteniblesimilar CIR),MBS

Garantiza unavelocidad

Voz y vídeo comprimido

nrt-VBR: non real timeVariable Bit Rate,Velocidad Variabletiempo diferido

PCR, SCR, MBS SBR: Statistical BitRate

Media de celdas Frame Relay, Fuentes detipo ráfaga CTD y CDV (Retraso deCeldas Transferidas) y(Variación de Retraso deCeldas) no es importante

ABR: Available Bit Rate Velocidad disponible

PCR, MCR ABR: Available BitRate

Utiliza el ancho debanda disponible ygarantiza QoS

TCP/IP

UBR: Unspecified BitRate similar Internet

PCR No garantiza ningunavelocidad (sin QoS)

TCP/IP Best Effort

ABT: ATM BlockTransfer

Es capaz de hacer unareserva para unaráfaga determinada

Envío del Ph cada ciertotiempo

La nomenclatura más utilizada y las calidades de servicio definidas son las del ATMForum TM4.0. Como se puede ver va desde CBR que es el equivalente a un circuito

punto a punto, máxima calidad, hasta UBR, mínima calidad. Los precios asociados a losservicios también van en el mismo orden desde el más caro, CBR, al más barato UBR.




APLICACIÓN DE LAS CALIDADES DE CIRCUITO DEPENDIENDO DELSERVICIO

AREA DEAPLICACION

CBR rt-VBR nrt-VBR ABR UBR

Datos críticos bueno mediano excelente mediano no

LANInterconnectLAN Emulation

mediano mediano bueno bueno Ü

Transporte dedatosInterworking

mediano mediano buenp excelente bueno

Emulación decircuitos, PABX

excelente maybe maybe no no

TelefoníaVideoconferencia

excelente maybe maybe no no

Audiocomprimido

mediano excelente bueno bueno mediano

Distribución devídeo

excelente bueno mediano no no

Multimediainteractiva

excelente excelente bueno bueno mediano

CAPAS DE ADAPTACIÓN

La información que se conmuta/transmite por una red ATM puede ser de muchos tipos,voz, datos, imágenes y es un argumento que se repite siempre que se habla de ATM.Pero cada uno de los tipos tiene unas particularidades distintas y es necesario adaptarlaspara ser conmutadas/transmitidas por las celdas, que constituyen la esencia del ATM.

La capa de adaptación se puede situar encima de la capa ATM y se divide en dos:• CS Subcapa de Convergencia, suministra los mecanismos necesarios para que

las capas superiores reciban los servicios esperados del sistema ATM-• SAR interviene en el ensamblado y desensamblado de las celdas. Su función es

adecuar la información proveniente de la subcapa CS en celdas de 53 bytes.El control añadido por las capas de adaptación sirven para:

• Sincronización y recuperación de errores.• Detección y corrección de errores.• Identificación de mensajes.• Recuperación de reloj.• Segmentación y reensamblado.




El tipo de capa de adaptación depende del tipo de información y de la calidad deservicio asociada para la conmutación/transmisión de la información.

Para la interconexión de redes LAN la capa de adaptación es la ALL5.

ENTORNO DE UTILIZACIÓN DE LA TECNOLOGÍA ATMLa utilización de la tecnología/servicios ATM se pensó para constituir un gran backbonede conmutación/transmisión de datos de las operadoras de comunicaciones,posteriormente se introdujo como backbone en grandes redes LAN, pues bien, en estosmomentos se ha quedado como una tecnología de acceso de las operadoras en serviciosADSL y en algunas ocasiones como backbone de la red de datos.

SERVICIOS COMERCIALES BASADOS EN TECNOLOGÍA ATMDentro de los servicios comerciales con tecnología ATM se pueden citar:

• Servicio CINCO (Comunicaciones INtegrales COrporativas).•

Servicio Gigacom.

Servicio CINCO Este servicio, ofrecido por Telefónica, permite comunicaciones multimedia. En losedificios grandes del cliente se situaba un integrador capaz de conectarse a la centralita,a la red de datos y a los equipos de multimedia y su salida a la red ATM. En sedes máspequeñas el acceso puede ser Frame Relay. Este servicio, de muy pocos clientes, seguroque desaparece y los clientes migrarán sus redes a tecnología de redes IP(Metrolan/Macrolan).

GIGACOMEl servicio se puede definir como “Servicio Portador de Trayectos Virtuales ATM” y su

calidad de servicio es la misma que la de un circuito punto a punto TDM (TimeDivision Multiplexing – multiplexación por división en el tiempo), por lo tanto lo másparecido al servicio es un circuito punto a punto pero tiene aspectos diferenciadores quelo hacen interesante, estos son:

• Pago por uso.• Ancho de banda fácilmente cambiable y contratable.




Lo que se contrata es un caudal (CBR) que incluso puede ser asimétrico y que se facturapor los Mbit/s solicitados y el tiempo que permanece establecido el trayecto virtualademás de los costes de alta y mensual fijo.

Alta:Se considera que este coste cubre la infraestructura de planta exterior y equipo de

cliente y red, necesarios para acceder desde la sede del cliente hasta el primer nodo de lared ATM. Como se puede suponer la distancia citada varía mucho, desde ubicacionesque están situadas en el entorno metropolitano, próximos al nodo de la red, a otraubicaciones rurales donde la distancia citada es muy grande. En general, se divide enzonas dependientes de la distancia.

Mensual:El coste mensual cubre el servicio en si y el mantenimiento y gestión de lasinfraestructuras que dan soporte al servicio y en el caso concreto del servicio Gigacomse divide en:

• Tarifa mensual en función de la velocidad de la línea.• Tarifa mensual de acuerdo al caudal contratado puntualmente y dependiendo del

tráfico, metropolitano/provincial o nacional y hora del día.

Como se puede comprobar el sistema de tarificación es muy parecido a Frame Relaycon la diferencia de que en Gigacom la tarifa mensual por caudal no es plana sino quedepende del tiempo que está establecido el circuito y del ancho de banda contratado.

Cuota inicial 6000 €Fijo mensual 720 € 150xN N exceso Km de 15 KmCaudal nacional Horario normal 3,6€/Mbit/s x hora Horario reducidol 0,84€/Mbit/s x horaCaudal metropolitano Horario normal 0,84€/Mbit/s x hora Horario normal 0,42€/Mbit/s x hora

Los entornos que mejor se adaptan a este servicio son aquellos en lo que se necesite unancho de banda grande de forma puntual, entre los que podemos citar:

• Diseño industrial.• Sanidad.• Banca (Backup).• Publicidad y artes gráficas.

INTEGRACIÓN VOZ DATOS EN ATMLa integración de ATM para voz consiste en cambiar el E1 TDM (2048 Kbit/s)

tradicionales de voz, por troncales ATM (emulación de circuito CBR) con unapenalización en el ancho de banda de alrededor del 10% debido a las cabeceras de lacelda ATM.

Los datos que envían los DTE (equipos de usuario) en los extremos de la emulación decircuito, son transformados en celdas y transmitidos a través del circuito permanenteCBR hacia su destino. A la vez que se procede a la transformación de la información enceldas, se ejecuta un algoritmo de extremo a extremo, que garantiza el sincronismo delcircuito.




Mediante la técnica de emulación de circuito, una red ATM puede comportarse comouna red de transporte basada en la multiplexación en el tiempo (TDM). Este tipo deservicio permite transportar enlaces digitales de centralita transparentemente.

Luego se emplea CBR y la capa de adaptación AAL1

Como se puede ver la penalización es fuerte ya no sólo por los 5 bytes de la cabecerasino por el byte que mete AAL1 en todas las celdas.

En este caso la calidad de la voz es la misma que en tecnología TDM.

Otra forma consiste en conseguir que la red de transporte ATM sea emulada como unagran centralita de tránsito (PBX). Esta técnica recibe el nombre de conmutación de vozsobre ATM.




Lo que se busca es que el propio conmutador ATM pueda interpretar el canal deseñalización de la centralita y crear canales conmutados para la transmisión de cada

circuito de voz independientemente. El circuito va desde la centralita origen hasta la dedestino sin la necesidad de pasar por ninguna centralita de tránsito externa. Estatecnología no la utiliza nadie y se expone solamente para conocimiento.

En esta técnica se utiliza el servicio VBRtr con capa de adaptación AAL2 que todavíapenaliza más que el AAL1.

En general, con esta tecnología la voz se comprime y por tanto la calidad se degrada, esseguro que su MOS será inferior a 5.




PREGUNTAS TIPO TEST DE FRAME RELAY Y ATM

76-C

57 - A

52 – b

90) En relación con el protocolo Frame Relay, indique qué sentencia de las siguienteses cierta:a) Proporciona acuses de recibo y control de flujo normal.b) Se encarga de corregir errores durante la transmisión.c) Se basa en el establecimiento de circuitos virtuales.d) Las tramas son de tamaño fijo.




85 – D

13 - a14 - c

16 – a

24 – b, 25 – c

28 - b




75 – A

57 – D

83) Con relación a ATM (Asynchronous Transfer Mode), indique cuál de lassiguientes sentencias es falsa:a) ATM es una tecnología basada en la conmutación.b) Las celdas son encoladas antes de ser multiplexadas.c) ATM ha sido diseñada para ser fácilmente implementada por Software.

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