Protocolo de Redes: ATM

ATM

Asynchronous Transfer Mode. Es un modo de transferencia no síncrono que se hizo popular en 1988 cuando se decidió que esta tecnología de conmutación seria la usada por las futuras redes ISDN en banda ancha. El tamaño ideal de las celdas de este protocolo fue motivo de discusión decidiendo que serian de 53 (48 + 5) bytes, divididos en octetos.

ARQUITECTURA

Las redes ATM están orientadas a conexión, para que la comunicación exista entre dos terminales debe enviar primero un paquete para establecer la conexión, llamadas Circuitos Virtuales, según recorre la subred todos los conmutadores en la ruta crean una entrada en sus tablas internas tomando nota de la existencia de la conexión y así reservar cualquier recurso que la misma necesitara.

Ya establecida la conexión, cada terminal puede empezar a transmitir datos. La idea básica en que se fundamenta ATM es transmitir toda la información en paquetes pequeños, de tamaño fijo, llamados celdas. Las celdas tienen un tamaño de 53 bytes. Parte del encabezado es el identificador de la conexión, por lo que los hosts emisor y receptor y todos los conmutadores intermedios pueden saber que celdas pertenecen a que conexiones, asi cada conmutador sabe como enviar cada celda entrante.

Formato de Celdas ATM

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

Encabezado (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 y un número de secuencia.
. Datos de Usuario (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 celda (VCI y VPI) ambos determinan el enrutamiento entre nodos. El estándar define el protocolo orientado a conexión que las transmite y dos tipos de formato de celda:

NNI (Network to Network Interface o interfaz red a red) El cual se refiere a la conexión de conmutadores ATM en redes privadas
UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red) este se refiere a la conexión de un conmutador ATM de una empresa pública o privada con un terminal ATM de un usuario normal, siendo este último el más utilizado.

Celda UNI Celda NNI

Campos de la Celda ATM

GFC (Control de Flujo Genérico, Generic Flow Control, 4 bits): Labores de gestión de tráfico, pero en la práctica no es utilizado. Las celdas NNI lo emplean para extender el campo VPI a 12 bits.
VPI (Identificador de Ruta Virtual, Virtual Path Identifier, 8 bits) y VCI (Identificador de Circuito Virtual, Virtual Circuit Identifier, 16 bits): Se utilizan para indicar la ruta de destino o final de la celda.
PT (Tipo de Información de Usuario, Payload type, 3 bits): identifica el tipo de datos de la celda (de datos del usuario o de control).
CLP (Prioridad, Cell Loss Priority, 1 bit): Nivel de prioridad de las celda, si este bit esta activo cuando la red ATM esta congestionada la celda puede ser descartada.
HEC (Corrección de Error de Cabecera, Header Error Correction, 8 bits): contiene un código de detección de error que sólo cubre la cabecera (no la información de usuario), y que permite detectar un buen número de errores múltiples y corregir errores simples.

MODELO DE REFERENCIA ATM

Consta de 3 Capas:

1. Física: Relaciona todo el medio físico (voltajes, temporización de bits…). Esta capa se divide en dos subredes:

a. TC (Convergencia de Transmisión): Recibe una serie de bits de entrada de PMD, convierte este flujo de bits en un flujo de celdas para la capa ATM. Hace el trabajo de la capa de enlace el modelo OSI.

b. PMD (Dependiente del Medio Físico): Es la que hace el trabajo. Interactúa con el cable real (Mueve los bits, maneja temporización de bits…).

2. ATM: Se encarga de las celdas y su transporte (Significado de los campos, establecer o liberar circuitos virtuales…).

3. Adaptación ATM (AAL): Para que los usuarios envíen paquetes más grandes que una celda. AAL segmenta los paquetes, transmite de forma individual las celdas y las reensambla al otro extremo.

a. SAR (Segmentacion y Reensamble): Fragmenta paquetes en celdas en el lado de transmisión y los une de nuevo en el destino.

b. CS (Subcapa de Convergencia): Permite que los sistemas ATM ofrezcan diversos servicios a diferentes aplicaciones.

Plano de Usuario: Transporte de datos, control de flujo, corrección de errores.

Plano de Control: Administración de la conexión.

Capa OSI

Capa ATM

Subcapa ATM

Funcionalidad

3/4

AAL

Provision de la interfaz estándar (convergencia)

SAR

2/3

ATM

· Control de Flujo

· Generacion/Extraccion de encabezado de celda

· Circuito Virtual/admon. De ruta

· Multiplexion/desmultiplexion de celdas

Fisica

· Desacoplamiento de proporción de celdas.

· Generacion y comprobación de la suma de verificación de encabezados

· Generacion de Celdas

· Empaque/Desempaque de celdas a partir de sobre contenedor

· Generacion de tramas

PMD

· Temporizacion de bits

· Acceso a la red física

CARACTERISTICAS PRINCIPALES

Transmitir la información en paquetes pequeños, de tamaño fijo, permite que cada conmutador sepa como enviar cada celda entrante. Además cada recurso en la ruta del paquete pueden saber que celdas pertenecen a que conexiones.
Tener celdas de tamaño fijo permite que sea fácil construir conmutadores de hardware para manejarlas haciendo el proceso un poco mas rápido.
El hardware puede configurarse para enviar una celda entrante a múltiples líneas de salida (multiplexacion), propiedad necesaria para el manejo de programas de televisión.
ATM facilita la garantía en la calidad de servicio, esto se debe a que las celdas pequeñas no bloquean ninguna línea por mucho tiempo.
Garantiza el orden de llegada de las celdas debido a que siguen la misma ruta destino.
Las velocidades mas comunes de las redes ATM son de 155 y 622 Mbps (aunque también soportan velocidades mas altas).
ATM tan solo especifica que las celdas ATM se pueden enviar por cualquier medio de transporte. No prescribe un conjunto particular de reglas. Esto significa que esta diseñado para ser independiente del medio de transmisión.
La Capa ATM es una combinación de capas de enlace de datos y de red del modelo OSI, no hay división en subcapas.
La entrega de celdas no está garantizada.