Unidad de transmisión de información en la red de cajeros automáticos. Tecnología de redes y cajeros automáticos. Utilizar células y circuitos virtuales para organizar el tráfico

2.2.3 Tecnología ATM: tecnología de transmisión celular o tecnología de traducción celular.

Tecnología de modo de transferencia asíncrona (ATM): la tecnología de transferencia de datos es una tecnologías prometedoras construcción de redes de alta velocidad (desde locales hasta globales). cajero automático es tecnología de la comunicación, combinando los principios de conmutación de paquetes y canales para transmitir varios tipos de información.

La tecnología ATM fue desarrollada para la transmisión de todo tipo de tráfico en redes locales y globales, es decir. transmisión de tráfico heterogéneo (digital, voz y datos multimedia) a través de los mismos sistemas y líneas de comunicación. La velocidad de transferencia de datos en las líneas troncales de los cajeros automáticos es de 155 Mbit/s - 2200 Mbit/s.

ATM soporta las capas física y de enlace OSI. La tecnología ATM utiliza la técnica de conexiones virtuales (conmutadas y permanentes) para transmitir datos.

En la tecnología ATM, la información se transmite en celdas de un tamaño fijo de 53 bytes, de los cuales 48 bytes son para datos y 5 bytes son para información de servicio (para el encabezado de la celda ATM). Las celdas no contienen información de dirección ni suma de verificación de datos, lo que acelera su procesamiento y conmutación.

El receptor y el transmisor intercambian direcciones de 20 bytes sólo cuando se establece una conexión virtual. La función principal del encabezado es identificar la conexión virtual. En el proceso de transmisión de información, las células se envían entre nodos a través de una red de conmutadores interconectados por líneas de comunicación digitales. A diferencia de los enrutadores, los conmutadores ATM realizan sus funciones en el hardware, lo que acelera la lectura del identificador en el encabezado de la celda, después de lo cual el conmutador lo reenvía de un puerto a otro.

Los tamaños de celda pequeños permiten la transmisión de tráfico sensible al retraso. El formato de celda fija simplifica su procesamiento por parte de equipos de comunicaciones que implementan funciones de conmutación de celda en hardware.

Es la combinación de tamaños de celda fijos para la transmisión de datos y la implementación de protocolos ATM en hardware lo que le da a esta tecnología la capacidad de transmitir todo tipo de tráfico a través de los mismos sistemas y líneas de comunicación.

Una red de telecomunicaciones que utiliza tecnología ATM consta de un conjunto de conmutadores interconectados. Los conmutadores ATM admiten dos tipos de interfaces: UNI (UNI - interfaz usuario-red) y NNI (NNI - interfaz red-red). La interfaz de usuario UNI (Usuario a red) se utiliza para conectar sistemas finales al conmutador. La interfaz NNI (red a red) se utiliza para conexiones entre conmutadores.

El conmutador ATM consta de:

• desde el conmutador de ruta virtual;
• desde el interruptor del circuito virtual.

Un conmutador ATM analiza los valores de la ruta virtual y los identificadores de canal virtual de la celda que llega a su entrada y enruta la celda a uno de sus puertos de salida. El número de puerto de salida está determinado por una tabla de conmutación creada dinámicamente.

Para transmitir datos en una red de cajeros automáticos, se forma una conexión virtual. conexión virtual determinado por la combinación del identificador de ruta virtual y el identificador de canal virtual. El identificador permite que la celda sea enrutada para su entrega a su destino, es decir La conmutación de celda se produce según el identificador de ruta virtual y el identificador de canal virtual que definen la conexión virtual. Varios caminos virtuales forman un canal virtual.

canal virtual es una conexión establecida entre dos nodos finales durante la duración de su interacción, y camino virtual es el camino entre dos interruptores.

Al crear un circuito virtual, los conmutadores determinan qué ruta virtual utilizar para llegar al destino. La misma ruta virtual puede transportar tráfico desde múltiples canales virtuales simultáneamente.

capa fisica

La capa física, similar a la capa física OSI, define los métodos de transmisión según el medio.

Los estándares de capa física ATM especifican cómo deben viajar los bits a través del medio de transmisión y cómo deben convertirse en celdas.

A nivel físico, el cajero automático utiliza canales de transmisión de datos digitales con diversos protocolos, y se utilizan las siguientes líneas de comunicación: cables de par trenzado, cables de par trenzado blindados y cables de fibra óptica.

Capa de enlace (capa ATM + capa de adaptación)

La capa ATM, junto con la capa de adaptación, es aproximadamente equivalente a la segunda capa del modelo OSI. La capa ATM es responsable de transmitir celdas a través de la red ATM utilizando la información de su encabezado. El encabezado contiene un identificador de canal virtual que se asigna a la conexión cuando se establece y se elimina cuando finaliza la conexión.

Ventajas:

• una de las ventajas más importantes del cajero automático es la transferencia de información a alta velocidad;
• ATM elimina las diferencias entre redes locales y globales, convirtiéndolas en una única red integrada;
• Los estándares ATM garantizan la transmisión de tráfico heterogéneo (digital, voz y datos multimedia) a través de los mismos sistemas y líneas de comunicación.

Defectos:

• alto costo de los equipos, por lo que la tecnología de los cajeros automáticos se ve obstaculizada por la presencia de tecnologías más baratas;
• Altos requisitos para la calidad de las líneas de transmisión de datos.

La tecnología ATM (modo de transferencia asíncrona) es una de las tecnologías más prometedoras para construir redes de alta velocidad de cualquier clase, desde locales hasta globales. El término "asíncrono" en el nombre de la tecnología indica su diferencia con las tecnologías síncronas con una distribución fija de la capacidad del canal entre flujos de información (por ejemplo, RDSI). Inicialmente (a finales de los años 80 y 90), la tecnología se desarrolló para reemplazar la conocida tecnología Synchronous Digital Hierarchy (SDH, jerarquía digital síncrona), que tiene una serie de desventajas, pero todavía se usa ampliamente en la construcción de fibra. -Las redes troncales ópticas de banda ancha (una entre San Petersburgo y Moscú cuesta mucho) y proporcionan las velocidades de transmisión más altas.

El mecanismo de transporte ATM es la tecnología RDSI de banda ancha (B-ISDN, Broadband ISDN), diseñada para brindar la capacidad de crear una red única, universal y de alta velocidad en lugar de muchas redes complejas y heterogéneas existentes. Ya lo ha logrado parcialmente. La tecnología ATM, como ya se mencionó, se utiliza en redes de cualquier clase, para la transmisión de cualquier tipo de tráfico: tanto de baja y media velocidad (fax, correo, datos), como de alta velocidad en tiempo real (voz, video). ); la tecnología funciona con una amplia variedad de terminales y para la mayoría diferentes canales comunicaciones.

Componentes principales de una red de cajeros automáticos:

l conmutadores ATM, que son dispositivos informáticos especializados de alta velocidad que implementan en hardware la función de conmutar celdas ATM entre varios de sus puertos;

l Dispositivos de equipos en las instalaciones del cliente (CPE) que proporcionan adaptación de los flujos de información del usuario durante la transmisión utilizando tecnología ATM.

Para transmitir datos en una red ATM, se organiza una conexión virtual: circuito virtual (VC). Dentro de una interfaz NNI, una conexión virtual se identifica mediante una combinación única de un identificador de ruta virtual y un identificador de circuito virtual. Un canal virtual es un fragmento de una conexión lógica a través del cual se transfieren datos desde un proceso de usuario. Una ruta virtual es un grupo de canales virtuales que, dentro de una interfaz determinada, tienen la misma dirección de transmisión de datos.

Un conmutador de cajero automático consta de:

l cambio de ruta virtual;

l interruptor de canal virtual.

Esta característica de la organización de cajeros automáticos proporciona un aumento adicional en la velocidad de procesamiento de la celda. Un conmutador ATM analiza los valores que tienen la ruta virtual y los identificadores de canal virtual para las celdas que llegan a su puerto de entrada y enruta estas celdas a uno de los puertos de salida. Para determinar el número de puerto de salida, el conmutador utiliza dinámicamente la tabla que se está creando traspuesta

Inicialmente, el estándar D-ISDN definió dos interfaces para la red ATM:

l UNI (interfaz de usuario a red): interfaz de usuario-red;

l NNI (Interfaz de red a red): interfaz de red a red,

La transferencia de información en las redes de cajeros automáticos se produce después del establecimiento preliminar de conexiones realizadas por conmutadores de cajeros automáticos de alta velocidad. Los conmutadores crean un canal físico de gran ancho de banda en el que se pueden formar dinámicamente subcanales virtuales de banda más estrecha. No son tramas ni paquetes los que se transmiten a través del canal, sino células. Una celda es una secuencia muy corta de bytes: el tamaño de la celda es de 53 bytes, incluido el encabezado (5 bytes).

El tamaño de la celda se eligió como resultado de un compromiso entre los requisitos impuestos por las redes informáticas: tamaño más grande celdas y requisitos de tráfico de voz: un tamaño de celda más pequeño. El tiempo que lleva llenar una celda de 48 bytes con cuantos de voz es de aproximadamente 6 ms, que es el límite de retardo que no distorsiona notablemente el tráfico de voz.

SERGEY ROPCHAN

Absolutamente todo sobre cajeros automáticos.

La tecnología del modo de transferencia asíncrona (ATM) está diseñada como un transporte único y universal para una nueva generación de redes de servicios integrados denominada RDSI de banda ancha (RDSI-B).

Según los planes de los desarrolladores, la uniformidad proporcionada por ATM consistirá en una tecnología de transporte podrá proporcionar varias de las capacidades que se enumeran a continuación, es decir, se pretendía que esta tecnología fuera lo más universal posible:

• Transmisión dentro de un sistema de transporte de tráfico informático y multimedia (voz, vídeo) sensible a retrasos, y para cada tipo de tráfico la calidad del servicio corresponderá a sus necesidades.
• Jerarquía de velocidades de transferencia de datos, desde decenas de megabits hasta varios gigabits por segundo con rendimiento garantizado para aplicaciones de misión crítica.
• Protocolos de transporte comunes para redes locales y globales.
• Preservación de la infraestructura existente de canales físicos o protocolos físicos: T1/E1, TZ/EZ, SDH STM-n, FDDI.
• Interacción con protocolos heredados de redes locales y globales: IP, SNA, Ethernet, ISDN.

La idea principal de la tecnología del modo de transmisión asíncrona se expresó hace bastante tiempo: este término fue introducido por Bell Labs en 1968. La principal tecnología que se estaba desarrollando entonces era la tecnología TDM con métodos sincrónicos conmutación basada en el número de secuencia de bytes en la trama combinada. La principal desventaja de la tecnología TDM, también llamada tecnología STM (modo de transferencia síncrona), es la incapacidad de redistribuir el ancho de banda del canal agregado entre subcanales. Durante los períodos de tiempo en los que no se transmiten datos de usuario en un subcanal, el canal agregado aún transmite bytes de ese subcanal, rellenados con ceros.

Los intentos de cargar períodos inactivos de subcanales dan como resultado la necesidad de ingresar un encabezado para los datos de cada subcanal. La tecnología intermedia STDM (Statistical TDM), que permite llenar los períodos inactivos transmitiendo ráfagas de tráfico desde otros subcanales, introduce encabezados que contienen el número del subcanal. Los datos se formatean en paquetes de estructura similar a los paquetes de redes informáticas. La presencia de una dirección para cada paquete permite que se transmita de forma asíncrona, ya que su ubicación en relación con los datos de otros subcanales ya no es su dirección. Los paquetes asíncronos de un subcanal se insertan en intervalos de tiempo libres de otro subcanal, pero no se mezclan con los datos de este subcanal, ya que tienen su propia dirección.

La tecnología ATM combina los enfoques de dos tecnologías: conmutación de paquetes y conmutación de circuitos. Desde el primero se adoptó la transmisión de datos en forma de paquetes direccionables, y desde el segundo, el uso de pequeños paquetes de tamaño fijo, por lo que los retrasos de la red se vuelven más predecibles, facilitando el análisis y seguimiento. Utilizando la técnica del canal virtual, preordenando los parámetros de calidad de servicio del canal y dando prioridad al servicio de canales virtuales con diferente calidad de servicio, es posible lograr la transmisión de diferentes tipos de tráfico en una red sin discriminación. La tecnología ATM ha sido diseñada desde el principio para ser una tecnología capaz de atender todo tipo de tráfico según sus necesidades.

Los servicios de nivel superior de la red B-ISDN deberían ser aproximadamente los mismos que los de la red ISDN: transmisión de fax, distribución de televisión, correo de voz, correo electrónico y diversos servicios interactivos, como videoconferencias. Las altas velocidades de la tecnología ATM crean muchas más oportunidades para servicios de mayor nivel que las redes ISDN no podrían implementar; por ejemplo, la transmisión de imágenes de televisión en color requiere un ancho de banda de alrededor de 30 Mbit/s. La tecnología RDSI no puede soportar tal velocidad, pero para los cajeros automáticos no representa un gran problema.

El desarrollo de estándares ATM lo lleva a cabo un grupo de organizaciones llamado ATM Forum bajo los auspicios de un comité ad hoc del IEEE, así como los comités ITU-T y ANSI. El cajero automático es una tecnología muy compleja que requiere estandarización en una variedad de aspectos, por lo que, aunque los estándares básicos se adoptaron en 1993, el trabajo de estandarización continúa activamente. El optimismo se debe al hecho de que en el Foro ATM participan casi todas las partes interesadas: fabricantes de equipos de telecomunicaciones, fabricantes de equipos de redes locales, operadores de redes de telecomunicaciones e integradores de redes.

Conceptos básicos de la tecnología de cajeros automáticos

La red ATM tiene la estructura clásica de una gran red territorial: las estaciones finales están conectadas mediante canales individuales a conmutadores. nivel inferior, que, a su vez, se conectan a conmutadores en niveles superiores. Los conmutadores ATM utilizan direcciones de nodo final de 20 bytes para enrutar el tráfico basándose en tecnología de circuito virtual. Para redes de cajeros automáticos privados, se define el protocolo de enrutamiento PNNI (Private NNI), con el cual los conmutadores pueden construir tablas de enrutamiento automáticamente. En las redes de cajeros automáticos públicos, los administradores pueden crear tablas de enrutamiento manualmente, como en las redes X.25, o pueden ser compatibles con el protocolo PNNI.

La conmutación de paquetes se produce según el Identificador de canal virtual (VCI), que se asigna a la conexión cuando se establece y se destruye cuando finaliza la conexión. La dirección del punto final del cajero automático en la que se basa el circuito virtual tiene una estructura jerárquica, similar a un número de la red telefónica, y utiliza prefijos correspondientes a códigos de país, códigos de ciudad, redes de proveedores de servicios, etc., lo que simplifica el enrutamiento de las solicitudes de conexión. , al igual que cuando se utilizan direcciones IP agregadas de acuerdo con la técnica CIDR (técnica de captura de medios).

Las conexiones virtuales pueden ser permanentes (circuito virtual permanente, PVC) y conmutadas (circuito virtual conmutado, SVC). Para acelerar la conmutación en redes grandes, se utiliza el concepto de ruta virtual: ruta virtual, que combina canales virtuales que tienen un común. ruta en la red ATM entre los nodos de origen y final o parte común Ruta entre dos conmutadores de red. El Identificador de ruta virtual (VPI) es la parte alta de la dirección local y es un prefijo común para varios circuitos virtuales diferentes. Por lo tanto, la idea de agregación de direcciones en la tecnología ATM se aplica en dos niveles: en el nivel de las direcciones de los nodos finales (funciona en la etapa de establecimiento de un canal virtual) y en el nivel de números de canales virtuales (funciona al transmitir datos a través de un canal virtual existente).

Las conexiones entre una estación terminal ATM y un conmutador de nivel inferior están definidas por el estándar UNI (User Network Interface). La especificación UNI define la estructura de paquetes, el direccionamiento de estaciones, el intercambio de información de control, las capas de protocolo ATM, los métodos de establecimiento de circuitos virtuales y los métodos de control de tráfico. La versión actualmente aceptada es UNI 4.0, pero la versión más común admitida por los OEM es UNI 3.1.

El estándar ATM no introduce especificaciones propias para la implementación de la capa física. Aquí se basa en la tecnología SDH/SONET, adoptando su jerarquía de velocidades. De acuerdo con esto, la velocidad de acceso inicial de un usuario de la red es la velocidad OS-3 de 155 Mbit/s. El Foro ATM no ha definido todas las jerarquías de velocidad SDH para ATM, sino sólo las velocidades OC-3 y OC-12 (622 Mbit/s). A 155 Mbps, puede utilizar no solo cable de fibra óptica, sino también cable sin blindaje. par trenzado Categoría 5. A 622 Mbps, sólo se acepta cable de fibra óptica, tanto SMF como MMF.

Existen otras interfaces físicas para redes ATM además de SDH/SONET. Estas incluyen interfaces T1/E1 y T3/EZ, comunes en redes globales, e interfaces de red local: una interfaz codificada 4B/5B con una velocidad de 100 Mbit/s (FDDI) y una interfaz con una velocidad de 25 Mbit/s, propuesto por IBM y aprobado por ATM Forum. Además, para una velocidad de 155,52 Mbit/s, se define una capa física denominada "basada en células", es decir, una capa basada en células en lugar de en tramas SDH/SONET. Esta opción de capa física no utiliza tramas SDH/SONET, sino que envía celdas en formato ATM directamente a través del canal de comunicación, lo que reduce la sobrecarga de los datos del servicio, pero complica un poco la tarea de sincronizar el receptor con el transmisor a nivel de celda.

Todas las características anteriores de la tecnología ATM no indican que sea algún tipo de tecnología "especial", sino que la representan como una tecnología típica de red de área amplia basada en tecnología de circuito virtual. Las características de la tecnología ATM se encuentran en el área del servicio de alta calidad para tráfico heterogéneo y se explican por el deseo de resolver el problema de combinar tráfico informático y multimedia en los mismos canales de comunicación y en el mismo equipo de comunicación de tal manera. que cada tipo de tráfico reciba el nivel de servicio requerido y no sea considerado "menor".

El enfoque implementado en la tecnología ATM consiste en transmitir cualquier tipo de tráfico -ordenador, teléfono o vídeo- en paquetes de una longitud fija y muy pequeña de 53 bytes. Los paquetes ATM se llaman celdas. El campo de datos de la celda tiene 48 bytes y el encabezado tiene 5 bytes.

Para garantizar que los paquetes contengan la dirección del nodo de destino y al mismo tiempo el porcentaje de información de servicio no exceda el tamaño del campo de datos del paquete, la tecnología ATM utiliza una técnica estándar para las redes informáticas globales: la transmisión celular de acuerdo con el virtual técnica de canal con una longitud de número de canal virtual de 24 bits, que es suficiente para dar servicio a una gran cantidad de conexiones virtuales con cada puerto de conmutador de una red ATM global (quizás mundial).

El tamaño de la celda del cajero automático es el resultado de un compromiso entre los operadores telefónicos y los ingenieros informáticos: los primeros insistieron en un tamaño de campo de datos de 32 bytes y los segundos, de 64 bytes.

Cuanto más pequeño sea el paquete, más fácil será simular los servicios de velocidad de bits constante que se encuentran en las redes telefónicas. Está claro que si abandonamos los intervalos de tiempo estrechamente sincronizados para cada canal, será imposible lograr una sincronización perfecta, pero cuanto menor sea el tamaño del paquete, más fácil será lograrlo.

Para un paquete de 53 bytes a una velocidad de 155 Mbit/s, el tiempo de transmisión de la trama al puerto de salida es inferior a 3 μs. Por tanto, este retraso no es muy significativo para el tráfico cuyos paquetes deben transmitirse cada 125 μs.

Sin embargo, la elección del tamaño de la celda estuvo más influenciada no por la latencia de transmisión de la celda, sino por el retraso de la paquetización. El retraso de paquetización es el tiempo durante el cual la primera muestra de voz espera a que se forme y envíe el paquete final a través de la red. Con un tamaño de campo de datos de 48 bytes, una celda ATM normalmente transporta 48 muestras de voz, que se toman a intervalos de 125 µs. Por lo tanto, la primera muestra debe esperar aproximadamente 6 ms antes de que la celda se envíe a través de la red. Es por ello que los operadores telefónicos lucharon por reducir el tamaño de la celda, ya que 6 ms es un retraso cercano al límite a partir del cual comienzan los problemas de calidad de voz. Al elegir un tamaño de celda de 32 bytes, el retraso de paquetización sería de 4 ms, lo que garantizaría una mejor calidad de transmisión de voz. Y el deseo de los especialistas en informática de aumentar el campo de datos a 64 bytes es bastante comprensible; al mismo tiempo aumenta velocidad utilizable transferencia de datos. La redundancia de datos generales cuando se utiliza un campo de datos de 48 bytes es del 10% y cuando se utiliza un campo de datos de 32 bytes aumenta inmediatamente al 16%.

La elección de una celda pequeña de tamaño fijo para la transmisión de datos de cualquier tipo no resuelve el problema de combinar tráfico heterogéneo en una red, solo crea los requisitos previos para su solución. Para resolver completamente este problema, la tecnología ATM atrae y desarrolla las ideas de pedido de ancho de banda y calidad de servicio, implementadas en la tecnología Frame Relay. Pero si la red Frame Relay originalmente estaba destinada a transmitir solo tráfico de computadora en ráfagas (es por eso que a las redes Frame Relay les resulta tan difícil estandarizar la transmisión de voz), entonces los desarrolladores de la tecnología ATM analizaron todo tipo de patrones de tráfico generados por varias aplicaciones y Se identificaron 4 clases principales de tráfico, para las cuales se han desarrollado diversos mecanismos para reservar y mantener la calidad de servicio requerida.

La clase de tráfico (también llamada clase de servicio) caracteriza cualitativamente los servicios de transmisión de datos requeridos a través de la red ATM. Si una aplicación indica a la red que, por ejemplo, se requiere tráfico de voz, entonces queda claro que los indicadores de calidad del servicio, como retrasos y variaciones en los retrasos de las celdas, serán especialmente importantes para el usuario, lo que afecta significativamente la calidad de la transmisión. información - voz o imagen, y pérdida celda separada con varias mediciones no es tan importante, ya que, por ejemplo, el dispositivo de reproducción de voz puede aproximar las mediciones que faltan y la calidad no se verá afectada demasiado. Los requisitos para la sincronización de los datos transmitidos son muy importantes para muchas aplicaciones, no sólo de voz, sino también de vídeo, y la presencia de estos requisitos se convirtió en el primer criterio para dividir el tráfico en clases.

Otro parámetro de tráfico importante que influye significativamente en la forma en que se transmite a través de la red es la magnitud de su ondulación. Los desarrolladores de la tecnología ATM decidieron distinguir dos tipos diferentes de tráfico con respecto a este parámetro: tráfico de velocidad de bits constante (CBR) y tráfico de velocidad de bits variable (VBR).

El tráfico generado por aplicaciones que utilizan protocolos de mensajería basados ​​y sin conexión se clasificó en diferentes clases. En el primer caso, los datos son transmitidos por la propia aplicación de forma bastante fiable, como suelen hacer los protocolos orientados a la conexión, por lo que no se requiere una alta fiabilidad de transmisión desde la red ATM. Y en el segundo caso, la aplicación funciona sin establecer una conexión y no restaura los datos perdidos o dañados, lo que impone mayores exigencias a la confiabilidad de la transmisión celular a través de la red ATM.

Como resultado, se identificaron cinco clases de tráfico, que se diferencian en las siguientes características cualitativas:

• la presencia o ausencia de pulsaciones de tráfico, es decir, tráfico CBR o VBR;
• requisito de sincronización de datos entre las partes emisora ​​y receptora;
• el tipo de protocolo que transmite sus datos a través de la red de cajeros automáticos, con o sin establecimiento de conexión (sólo para el caso de transferencia de datos informáticos).

Es obvio que sólo las características cualitativas especificadas por la clase de tráfico no son suficientes para describir los servicios requeridos. En la tecnología ATM, para cada clase de tráfico existe un conjunto de parámetros cuantitativos que la aplicación debe establecer. Por ejemplo, para el tráfico de clase A, debe especificar una velocidad constante a la que la aplicación enviará datos a la red, y para el tráfico de clase B, debe especificar la velocidad máxima posible, la velocidad promedio y el latido máximo posible. Para el tráfico de voz, no sólo se puede enfatizar la importancia de la sincronización entre el transmisor y el receptor, sino que también se pueden cuantificar los límites superiores de latencia y las variaciones del retardo de celda.

La tecnología ATM admite el siguiente conjunto de parámetros cuantitativos básicos:

• Tasa celular máxima (PCR)– velocidad máxima de transferencia de datos;
• Tasa celular sostenida (SCR)– velocidad promedio transmisión de datos;
• Tasa mínima de celda (MCR)– velocidad mínima de transferencia de datos;
• Tamaño máximo de ráfaga (MBS)– tamaño máximo de pulsación;
• Relación de pérdida celular (CLR)– proporción de células perdidas;
• Retraso de transferencia celular (CTD)– retardo de transmisión celular;
• Variación del retardo celular (CDV)– variación del retardo de la célula.

Los parámetros de velocidad se miden en celdas por segundo, el tamaño máximo de onda se mide en celdas y los parámetros de tiempo se miden en segundos. El tamaño máximo de latido especifica la cantidad de celdas que una aplicación puede transmitir con velocidad máxima PCR si se especifica la velocidad media. La fracción de células perdidas es la relación entre las células perdidas y el número total de células enviadas a través de una conexión virtual determinada. Dado que las conexiones virtuales son dúplex, se pueden especificar conexiones para cada dirección diferentes significados parámetros.

La tecnología ATM ha adoptado un enfoque no tradicional para la interpretación del término "calidad de servicio": QoS. Normalmente, la calidad del servicio del tráfico se caracteriza por los parámetros de rendimiento (aquí son RCR, SCR, MCR, MBS), parámetros de retardo de paquetes (STO y CDV) y parámetros de confiabilidad de la transmisión de paquetes (CLR). En ATM, las características de rendimiento se denominan parámetros de tráfico y no se incluyen entre los parámetros de QoS, aunque en esencia sí lo están. Los únicos parámetros de QoS en ATM son los parámetros CTD, CDV y CLR. La red intenta proporcionar un nivel de servicio tal que se mantengan los valores requeridos de los parámetros de tráfico, los retrasos de las celdas y la proporción de celdas perdidas.

El acuerdo entre la aplicación y la red de cajeros automáticos se denomina contrato de tráfico. Su principal diferencia con los acuerdos utilizados en las redes Frame Relay es la elección de una de varias clases de tráfico específicas, para las cuales, junto con los parámetros de rendimiento del tráfico, se pueden especificar parámetros de retardo de celda, así como un parámetro de confiabilidad de entrega de celda. En una red Frame Relay, hay una clase de tráfico y se caracteriza únicamente por los parámetros de rendimiento.

Debe destacarse que especificar sólo los parámetros de tráfico (junto con los parámetros de QoS) a menudo no caracteriza completamente el servicio requerido; por lo tanto, especificar una clase de tráfico es útil para aclarar la naturaleza requerida del servicio de red para una conexión determinada.

Si mantener el ancho de banda y los parámetros de QoS no es crítico para una aplicación, puede negarse a establecer estos parámetros especificando el atributo "Mejor esfuerzo" en la solicitud de conexión. Este tipo de tráfico se denomina tráfico con una velocidad de bits no especificada: velocidad de bits no especificada, UBR.

Una vez que se ha establecido un contrato de tráfico para una conexión virtual específica, la red ATM ejecuta varios protocolos y servicios para brindar la calidad de servicio deseada. Para el tráfico UBR, la red asigna recursos "según disponibilidad", es decir, aquellos que actualmente están libres de uso por conexiones virtuales que han ordenado ciertos parámetros de calidad de servicio.

La tecnología ATM se diseñó originalmente para admitir circuitos virtuales permanentes y conmutados (a diferencia de la tecnología Frame Relay, por mucho tiempo no admite circuitos virtuales conmutados). Negociar automáticamente un contrato de tráfico cuando se establece una conexión virtual conmutada es una tarea desafiante porque los conmutadores ATM necesitan determinar si pueden transportar el tráfico de ese circuito virtual junto con el de otros circuitos virtuales de una manera que cumpla con los requisitos de calidad de servicio de cada circuito. .

La pila de protocolos ATM se muestra en la tabla:

Niveles de adaptación ATM (AAL1-5)	Subcapa de convergencia (CS)	Parte general de las subcapas de convergencia.
		Parte específica del servicio
	Subcapa de segmentación y reensamblaje (SAR)
Nivel ATM (enrutamiento de paquetes, multiplexación, gestión posterior, prioridades de procesamiento)
capa fisica	Subcapa de negociación de transmisión
	Subcapa dependiente del entorno físico.

La pila de protocolos ATM corresponde a las capas inferiores del modelo ISO/OSI de siete capas e incluye la capa de adaptación ATM, la capa ATM propiamente dicha y la capa física. No existe correspondencia directa entre los niveles del protocolo de tecnología ATM y los niveles del modelo OSI.

La capa de adaptación (ATM Adaptation Layer, AAL) es un conjunto de protocolos AAL1-AAL5 que convierten mensajes de las capas superiores de la red ATM en celdas ATM del formato deseado. Las funciones de estas capas corresponden aproximadamente a las funciones de la capa de transporte del modelo OSI, por ejemplo, las funciones de los protocolos TCP o UDP. Los protocolos AAL, cuando transmiten tráfico de usuarios, funcionan solo en los nodos finales de la red, como los protocolos de transporte de la mayoría de las tecnologías.

Cada protocolo de capa AAL maneja el tráfico de usuarios. cierta clase. En las etapas iniciales de estandarización, cada clase de tráfico correspondía a su propio protocolo AAL, que recibía paquetes del protocolo de nivel superior en el nodo final y ordenaba los parámetros de tráfico necesarios y la calidad de servicio para un canal virtual determinado utilizando el protocolo apropiado. . Con el desarrollo de los estándares ATM, esta correspondencia uno a uno entre las clases de tráfico y los protocolos AAL ha desaparecido y hoy es posible utilizar diferentes protocolos AAL para la misma clase de tráfico.

El nivel de adaptación consta de varios subniveles. La subcapa inferior de AAL se llama subcapa de segmentación y reensamblaje (SAR). Esta parte es independiente del tipo de protocolo AAL (y, en consecuencia, de la clase de tráfico que se transmite) y es responsable de dividir (segmentar) el mensaje recibido por AAL del protocolo de capa superior en células ATM, proporcionándoles el encabezado apropiado. y transmitirlos a la capa ATM para enviarlos a la red.

La subcapa superior de AAL se llama subcapa de convergencia: Subcapa de convergencia, CS. Esta subcapa depende de la clase de tráfico que se transmite. El protocolo de subcapa de convergencia resuelve problemas tales como, por ejemplo, proporcionar sincronización horaria entre los nodos emisores y receptores (para el tráfico que requiere dicha sincronización), control y posible restauración errores de bits en la información del usuario, monitoreando la integridad del paquete de protocolo de computadora transmitido (X.25, retransmisión de tramas).

Los protocolos AAL utilizan información general en los encabezados de la capa AAL para realizar su trabajo. Después de recibir las celdas que llegan a través del circuito virtual, la subcapa SAR del protocolo AAL vuelve a ensamblar el mensaje original enviado a través de la red (que generalmente se dividió en varias celdas ATM) utilizando encabezados AAL, que son transparentes para los conmutadores ATM porque encajan en 48- campo de datos de celda de bits, como corresponde a un protocolo de nivel superior. Después de ensamblar el mensaje original, el protocolo AAL verifica los campos de servicio del encabezado y el final de la trama AAL y, en base a ellos, toma una decisión sobre la exactitud de la información recibida.

Ninguno de los protocolos AAL recupera datos perdidos o dañados al transmitir datos del usuario del nodo final. Lo máximo que hace el protocolo AAL es notificar al nodo final de dicho evento. Esto se hace para acelerar el funcionamiento de los conmutadores de red de cajeros automáticos con la esperanza de que los casos de pérdida o corrupción de datos sean raros. La recuperación de datos perdidos (o ignorar este evento) está reservada para protocolos de nivel superior que no forman parte de la pila de protocolos de tecnología ATM.

Existe una interfaz definida entre una aplicación que necesita enviar tráfico a través de una red ATM y la capa de adaptación AAL. A través de esta interfaz, la aplicación (protocolo de red informática, módulo de digitalización de voz) ordena el servicio requerido, definiendo el tipo de tráfico, sus parámetros y los parámetros de QoS. La tecnología ATM permite dos opciones para definir los parámetros de QoS: la primera es configurarlos directamente por cada aplicación, la segunda es asignarlos por defecto según el tipo de tráfico. Último método simplifica la tarea del desarrollador de aplicaciones, ya que en este caso la elección de los valores máximos de retardo de entrega de celdas y las variaciones de retardo se transfiere a los hombros del administrador de red.

Los protocolos AAL no pueden proporcionar de forma independiente los parámetros de tráfico y la QoS necesarios. Hacer cumplir los acuerdos de contrato de tráfico requiere que los conmutadores de red funcionen de manera coordinada a lo largo de toda la conexión virtual. Este trabajo lo realiza el protocolo ATM, que proporciona la transmisión de celdas de varias conexiones virtuales con nivel dado calidad del servicio.

protocolo cajero automático

El protocolo ATM ocupa aproximadamente el mismo lugar en la pila de protocolos ATM que el protocolo IP en la pila TCP/IP o el protocolo LAP-F en la pila de protocolos de tecnología Frame Relay. El protocolo ATM se ocupa de la transmisión de celdas a través de conmutadores con una conexión virtual establecida y configurada, es decir, basada en tablas de conmutación de puertos ya preparadas. El protocolo ATM cambia por número de conexión virtual, que en la tecnología ATM se divide en dos partes: el Identificador de ruta virtual (VPI) y el Identificador de canal virtual (VCI). Además de esta tarea principal, el protocolo ATM realiza una serie de funciones para monitorear el cumplimiento del contrato de tráfico por parte del usuario de la red, marcar las células infractoras, descartar las células infractoras cuando la red está sobrecargada y controlar el flujo de células a mejorar el rendimiento de la red (por supuesto, sujeto a las condiciones del tráfico: contrato para todas las conexiones virtuales).

El protocolo ATM funciona con celdas del siguiente formato.

El campo Control de flujo genérico se utiliza solo cuando interactúan el nodo final y el primer conmutador de la red. Sus funciones exactas no están definidas actualmente.

Los campos VirtualPath Identifier (VPI) e Virtual Channel Identifier (VCI) ocupan 1 y 2 bytes, respectivamente. Estos campos especifican el número de conexión virtual, dividido en partes de orden superior (VPI) y de orden inferior (VCI).

El campo Identificador de tipo de carga útil (PTI) consta de tres bits y especifica el tipo de datos transportados por la celda: usuario o control (por ejemplo, controlar el establecimiento de una conexión virtual). Además, un bit de este campo se utiliza para indicar la congestión de la red (se llama Identificador directo de congestión explícita, EFCI) y desempeña el mismo papel que el bit FECN en la tecnología de retransmisión de tramas, es decir, transmite información de congestión en la dirección de el flujo de datos.

El campo Cell Loss Priority (CLP) juega el mismo papel en esta tecnología que el campo DE en la tecnología Frame Relay: en él, los conmutadores ATM marcan las celdas que violan los acuerdos de parámetros de calidad de servicio para eliminarlas cuando la red está congestionada. Por lo tanto, las celdas con CLP=0 son de alta prioridad para la red y las celdas con CLP=1 son de baja prioridad.

Campo de gestión de errores de encabezado Control de errores, HEC) contiene la suma de comprobación calculada para el encabezado de la celda. La suma de comprobación se calcula utilizando la técnica del código de corrección de Hamming, por lo que no sólo puede detectar errores, sino también corregir todos los errores simples, así como algunos dobles. El campo HEC no sólo detecta y corrige errores en el encabezado, sino que también localiza el inicio del límite de la trama en el flujo de bytes de las tramas SDH, que es la capa física preferida de la tecnología ATM, o en el flujo de bits de la trama física basada en células. capa. No hay punteros que permitan que el campo de datos de la trama SONET/SDH STS-n (STM-n) detecte los límites de las células ATM (similares a los utilizados para determinar, por ejemplo, los límites de los contenedores virtuales de los subcanales T1/E1). Por lo tanto, el conmutador ATM calcula una suma de verificación para la secuencia de 5 bytes que se encuentra en el campo de datos de la trama STM-n, y si el calculado suma de control indica la exactitud del encabezado de la celda ATM, el primer byte se convierte en el límite de la celda. Si este no es el caso, se produce un desplazamiento de un byte y la operación continúa. Por tanto, la tecnología ATM asigna un flujo asíncrono de células ATM en tramas SDH síncronas o un flujo de bits de capa física basado en células.

Formato de celda de cajero automático

Veamos métodos para cambiar celdas ATM basadas en un par de números VPI/VCI. Los conmutadores ATM pueden funcionar en dos modos: conmutación de ruta virtual y conmutación de circuito virtual. En el primer modo, el conmutador realiza la promoción de celda basándose únicamente en el valor del campo VPI e ignora el valor del campo VCI. Así es como suelen funcionar los conmutadores troncales. redes territoriales. Entregan células de la red de un usuario a otro basándose únicamente en la parte alta del número del canal virtual, lo que es coherente con la idea de agregación de direcciones. Como resultado, una ruta virtual corresponde a un conjunto completo de circuitos virtuales que se conmutan como una sola unidad.

Después de que la celda se entrega a la red de cajeros automáticos local, sus conmutadores comienzan a conmutar celdas teniendo en cuenta tanto VPI como VCI, pero al mismo tiempo solo tienen suficiente para cambiar la parte baja del número de conexión virtual, por lo que en realidad funcionan. con VCI, dejando VPI sin cambios. El último modo se llama modo de conmutación de circuito virtual.

El enfoque aquí es similar al de la red RDSI: para establecer una conexión se ha desarrollado un protocolo Q.2931 independiente, que puede clasificarse de manera muy general como una capa de red. Este protocolo es en muchos aspectos similar a los protocolos Q.931 y Q.933 (incluso en número), pero, por supuesto, se le han realizado cambios debido a la presencia de varias clases de tráfico y parámetros adicionales de calidad de servicio. El protocolo Q.2931 se basa en un protocolo de capa de enlace bastante complejo, SSCOP, que garantiza una transmisión confiable de paquetes Q.2931 dentro de sus tramas. A su vez, SSCOP se ejecuta sobre AAL5, que es necesario para dividir las tramas SSCOP en celdas ATM y ensamblar esas celdas en tramas cuando la trama SSCOP se entrega al conmutador de destino.

Las conexiones virtuales formadas mediante el protocolo Q.2931 son simplex (unidireccionales) y dúplex.

El protocolo Q.2931 también permite conexiones virtuales uno a uno (punto a punto) y uno a muchos (punto a multipunto). El primer caso es compatible con todas las tecnologías basadas en canales virtuales, y el segundo es típico de la tecnología ATM y es análogo a la multidifusión, pero con un nodo de transmisión maestro. Al establecer una conexión uno a muchos, el nodo que inicia la conexión se considera el maestro. Este nodo primero establece una conexión virtual con un solo nodo y luego agrega un nuevo miembro a la conexión mediante una llamada especial. El nodo principal se convierte en la parte superior del árbol de conexión y los nodos restantes se convierten en las hojas de este árbol. Los mensajes enviados por el nodo líder son recibidos por todas las hojas de la conexión, pero los mensajes enviados por cualquier hoja (si la conexión es dúplex) son recibidos únicamente por el nodo líder.

Los paquetes del protocolo Q.2931, diseñados para establecer un canal virtual conmutado, tienen los mismos nombres y propósitos que los paquetes del protocolo Q.933 discutidos anteriormente al estudiar la tecnología de retransmisión de tramas, pero la estructura de sus campos es naturalmente diferente.

La dirección del nodo final en los conmutadores ATM es una dirección de 20 bytes. Esta dirección puede tener un formato diferente, descrito por el estándar ISO 7498. Cuando se trabaja en redes públicas, se utiliza la dirección estándar E.164, siendo 1 byte AFI, 8 bytes ocupados por IDI, la parte principal de E.164. dirección (15 dígitos del número de teléfono), y los 11 bytes restantes son DSP (Parte específica del dominio).

Cuando se opera en redes de cajeros automáticos privados, el formato de dirección suele seguir el dominio de organizaciones internacionales, siendo la organización internacional el Foro ATM. En este caso, el campo IDI ocupa 2 bytes, que contienen el código ATM Forum proporcionado por ISO, y la estructura del resto del DSP es la descrita anteriormente, excepto que el campo HO-DSP ocupa 10 bytes en lugar de 4.

La dirección ESI se asigna al nodo final en el fabricante de acuerdo con las reglas IEEE, es decir, los primeros 3 bytes contienen el código de empresa y los tres bytes restantes contienen un número de serie, de cuya unicidad es responsable esta empresa.

Cuando un nodo final se conecta a un conmutador ATM, realiza lo que se denomina un procedimiento de registro. En este caso, el nodo final le dice al conmutador su dirección ESI, y el conmutador le dice al nodo final la parte inicial de la dirección, es decir, el número de la red en la que opera el nodo.

Además de la parte de dirección, el paquete CALL SETUP del protocolo Q.2931, con la ayuda del cual el nodo final solicita el establecimiento de una conexión virtual, también incluye partes que describen los parámetros de tráfico y los requisitos de QoS. Cuando llega dicho paquete, el conmutador debe analizar estos parámetros y decidir si tiene suficientes recursos de rendimiento libres para dar servicio a la nueva conexión virtual. En caso afirmativo, se acepta la nueva conexión virtual y el conmutador reenvía el paquete de CONFIGURACIÓN DE LLAMADA de acuerdo con la dirección de destino y la tabla de enrutamiento; en caso contrario, se rechaza la solicitud.

Servicios de protocolo ATM y gestión de tráfico.

Mantener la calidad de servicio requerida para diversas conexiones virtuales y uso racional recursos en la red a nivel de protocolo ATM, se implementan varios servicios que brindan servicios de varias categorías (categorías de servicio) para atender el tráfico de usuarios. Estos servicios son servicios internos de la red ATM y están diseñados para admitir varias clases de tráfico de usuarios junto con los protocolos AAL. Pero a diferencia de los protocolos AAL, que operan en los nodos finales de la red, estos servicios se distribuyen entre todos los conmutadores de la red. Los servicios de estos servicios se dividen en categorías que generalmente corresponden a las clases de tráfico que llegan a la entrada AAL del nodo final. Los servicios de nivel ATM los ordena el nodo final a través de la UNI utilizando el protocolo Q.2931 al establecer una conexión virtual. Al igual que al acceder al nivel AAL, al solicitar un servicio, debe especificar la categoría del servicio, así como los parámetros de tráfico y los parámetros de QoS. Estos parámetros se toman de parámetros similares a nivel AAL o se determinan de forma predeterminada según la categoría de servicio.

En total, se definen cinco categorías de servicios a nivel de protocolo ATM, que son compatibles con servicios del mismo nombre:

• CBR– servicios para tráfico de velocidad binaria constante;
• rtVBR– servicios para tráfico de velocidad binaria variable que requieren el cumplimiento de la velocidad de datos media y la sincronización del origen y el destino;
• nrtVBR– servicios para tráfico de velocidad binaria variable que requiere el cumplimiento de la velocidad de datos promedio y no requiere sincronización del origen y el destino;
• ABR– servicios para tráfico de velocidad binaria variable que requiere el cumplimiento de una determinada velocidad de datos mínima y no requiere sincronización entre el origen y el destino;
• UBR– servicios para tráfico que no requiere velocidades de transferencia de datos y sincronización de fuente y receptor.

La mayoría de las categorías de servicios reciben el nombre de los tipos de tráfico de usuarios para los que están diseñadas, pero es importante comprender que los propios servicios ATM y sus servicios son mecanismos internos de la red ATM que están protegidos de la aplicación por la capa AAL.

Los servicios CBR están diseñados para admitir tráfico de aplicaciones síncrono: voz, emulación de circuitos digitales arrendados, etc. Cuando una aplicación establece una conexión CBR, solicita una velocidad máxima de tráfico de celda PCR, que es la velocidad máxima que la conexión puede soportar sin el riesgo de perder una celda, y Ver también parámetros de QoS: valores máximos de retraso de celda CTD, variaciones de retraso de celda CDV y fracción máxima de celdas CLR perdidas.

A continuación, los datos se transmiten a través de esta conexión a la velocidad solicitada, ni más ni menos en la mayoría de los casos, aunque es posible que la aplicación reduzca la velocidad, por ejemplo, al transmitir voz comprimida mediante un servicio CBR. Cualquier celda transmitida por una estación a una velocidad más alta es monitoreada por el primer conmutador de la red y está marcada con la bandera CLP-1. Cuando la red está sobrecargada, es posible que la red simplemente los descarte. Las celdas que llegan tarde y no se encuentran dentro del intervalo especificado por el parámetro de variación de retardo CDV también se consideran de poco valor para la aplicación y se marcan con el indicador de baja prioridad CLP-1.

Para las conexiones CBR no hay restricciones en algunos ordenamientos discretos de la velocidad PCR, como, por ejemplo, en los canales T1/E1, donde la velocidad debe ser un múltiplo de 64 Kbit/s.

En comparación con el servicio CBR, los servicios VBR requieren un procedimiento más complejo para solicitar una conexión entre la red y la aplicación. Además de la velocidad máxima de PCR, la aplicación VBR solicita otros dos parámetros: la velocidad sostenida (SCR), que es la velocidad de datos promedio permitida por la aplicación, y el tamaño máximo de latido (MBS). El tamaño máximo de ondulación se mide en número de celdas ATM. El usuario puede exceder la tarifa hasta el valor PCR, pero solo por períodos cortos de tiempo durante los cuales la cantidad de datos transferidos no exceda MBS. Este período de tiempo se llama Burst Tolerance, BT - tolerancia a la pulsación. La red calcula este período como una derivada de los tres valores dados PCR, SCR y MBS.

Si la tasa de PCR se observa durante un período de tiempo mayor que VT, entonces las células se marcan como infractoras: se establece el rasgo CLP-1.

Los servicios de la categoría rtVBR se configuran y controlan mediante los mismos parámetros de QoS que los servicios de la categoría CBR, mientras que los servicios de la categoría nrtVBR se limitan a mantener los parámetros de tráfico. La red también mantiene, para ambas categorías de servicios VBR, una tasa máxima de pérdida de células CLR especificada, que se establece explícitamente en el establecimiento de la conexión o se asigna de forma predeterminada según la clase de tráfico.

Para controlar los parámetros de tráfico y la QoS, la tecnología ATM utiliza el denominado Algoritmo Genérico de Tasa de Celda, que puede verificar el cumplimiento por parte del usuario y de la red de parámetros como PCR, CDV, SCR, BT, CTD y CDV. Funciona utilizando un algoritmo modificado de “cubo con fugas” utilizado en la tecnología Frame Relay.

Para muchas aplicaciones, que pueden tener un gran número de ráfagas en términos de intensidad de tráfico, es imposible predecir con precisión los parámetros de tráfico negociados en el establecimiento de la conexión.

A diferencia de CBR y ambos servicios VBR, el servicio UBR no admite parámetros de tráfico ni parámetros de calidad de servicio. El servicio UBR sólo ofrece entrega "según disponibilidad" sin garantías. Diseñado específicamente para adaptarse a los excesos de ancho de banda, UBR proporciona una solución parcial para aquellas aplicaciones de ráfagas impredecibles que no están dispuestas a aceptar la captura de tráfico.

Las principales desventajas de los servicios UBR son la falta de control del flujo de datos y la imposibilidad de tener en cuenta otros tipos de tráfico. A pesar de la congestión de la red, las conexiones UBR seguirán transmitiendo datos. Los conmutadores de red pueden almacenar en buffer algunas celdas del tráfico entrante, pero en algún momento los buffers se llenan y las celdas se pierden. Y como no se especifican parámetros de tráfico ni de QoS para las conexiones UBR, sus celdas se descartan primero.

El servicio ABR, al igual que el servicio UBR, brinda la capacidad de exceder el ancho de banda, pero debido a las técnicas de control de tráfico cuando la red está congestionada, brinda algunas garantías para la seguridad de las celdas. ABR es el primer tipo de servicio ATM que realmente proporciona transporte confiable para tráfico en ráfagas al poder encontrar espacios no utilizados en el tráfico general de la red y llenarlos con sus celdas si otras categorías de servicio no necesitan esos espacios.

Al igual que con los servicios CBR y VBR, al establecer una conexión ABR, se especifica una tasa PCR máxima. Sin embargo, no hay acuerdo sobre los límites de la variación del retardo de transmisión celular ni sobre los parámetros de los latidos del corazón.

En cambio, “la red y el nodo final llegan a un acuerdo sobre la velocidad de transmisión MCR mínima requerida. Esto garantiza que la aplicación que se ejecuta en el nodo final tenga una pequeña cantidad de ancho de banda, normalmente el mínimo necesario para que se ejecute la aplicación. El nodo final acepta no transmitir datos por encima de la velocidad máxima, es decir, PCR, y la red acepta proporcionar siempre la velocidad celular mínima MCR.

Si al establecer una conexión ABR no se especifican los valores de velocidad máxima y mínima, entonces por defecto se supone que PCR coincide con la velocidad de la línea de acceso de la estación a la red, y MCR se considera igual a cero.

El tráfico ABR recibe una calidad de servicio garantizada en términos de pérdida de celda y rendimiento. En cuanto a los retrasos en la transmisión del móvil, aunque la red intenta reducirlos al mínimo, no ofrece garantías sobre este parámetro. Por lo tanto, el servicio ABR no está destinado a aplicaciones en tiempo real, sino a aplicaciones donde el flujo de datos no es muy sensible a los retrasos en la transmisión.

No existe un control explícito de la congestión de la red para el tráfico CBR, VBR y UBR. En cambio, se utiliza un mecanismo para descartar las células infractoras, y los nodos que utilizan servicios CBR y VBR intentan no violar los términos del contrato bajo la amenaza de perder células, por lo que normalmente no utilizan ancho de banda adicional, incluso si actualmente está disponible en la red.

El servicio ABR le permite aprovechar las reservas de ancho de banda de la red al informar al nodo final que el exceso de ancho de banda está actualmente disponible mediante un mecanismo. comentario. El mismo mecanismo puede ayudar al servicio ABR a reducir la velocidad a la que el nodo final transmite datos a la red (hasta valor mínimo MCR) si la red está experimentando congestión.

Un nodo que utiliza servicios ABR debe enviar periódicamente a la red, junto con las celdas de datos, celdas de servicios de gestión de recursos especiales: Resource Management, RM. Las celdas RM que un nodo envía a lo largo del flujo de datos se denominan celdas RM de gestión de recursos hacia adelante (FRM), y las celdas que viajan en la dirección opuesta del flujo de datos se denominan células RM de gestión de recursos hacia atrás (BRM).

Hay varios circuitos de retroalimentación. El circuito de retroalimentación más simple es entre estaciones finales. Cuando está presente, el conmutador de red notifica la congestión a la estación final mediante un indicador especial en el campo de control de congestión directa (indicador EFCI) de la celda de datos transportada por el protocolo ATM. Luego, la estación final envía un mensaje a través de la red, contenido en una celda de control BRM especial, a la estación de origen, indicándole que reduzca la velocidad a la que se envían las celdas a la red.

En este método, la estación terminal tiene la responsabilidad principal del control de flujo y los conmutadores desempeñan un papel pasivo en el circuito de retroalimentación, notificando únicamente la congestión a la estación emisora.

Este método sencillo tiene varias desventajas obvias. La estación final no sabe por el mensaje BRM cuánto reducir la velocidad de datos de la red. Por lo tanto, simplemente reducirá la velocidad al valor mínimo de MCR, aunque esto puede no ser necesario. Además, en redes largas, los conmutadores deben continuar almacenando datos mientras la notificación de congestión viaja a través de la red, y para redes de área amplia este tiempo puede ser lo suficientemente largo como para que los buffers se desborden y no se logre el efecto deseado.

Desarrollado y más circuitos complejos control de flujo, en el que los interruptores desempeñan un papel más activo y el nodo emisor aprende con mayor precisión sobre la velocidad actualmente posible de envío de datos a la red.

En el primer esquema, el nodo de origen envía en la celda FRM un valor explícito de la velocidad de datos de la red que le gustaría soportar en un momento dado. Cada conmutador por el que pasa este mensaje a lo largo del camino virtual puede reducir la tarifa solicitada a una cantidad que pueda soportar de acuerdo con los recursos libres que tenga (o dejar la tarifa solicitada sin cambios). El nodo de destino, al recibir una celda FRM, la convierte en una celda BRM y la envía en la dirección opuesta, pudiendo también reducir la velocidad solicitada. Habiendo recibido una respuesta en una celda BRM, el nodo de origen sabe exactamente qué tasa de envío de celdas a la red está actualmente disponible para él.

En el segundo esquema, cada conmutador de red puede actuar como nodo de origen y nodo de destino. Como nodo fuente, puede generar células FRM y enviarlas a través de los canales virtuales disponibles. Como nodo de destino, puede enviar, en función de las células FRM que recibe, células BRM en dirección inversa. Este esquema es más rápido y útil en redes territoriales extendidas.

Como puede verse en la descripción, el servicio ABR está destinado no solo a satisfacer directamente los requisitos de servicio de una conexión virtual específica, sino también a distribuir de manera más racional los recursos de la red entre sus suscriptores, lo que en última instancia también conduce a una mejor calidad del servicio para todos. suscriptores de la red.

Los conmutadores de red ATM utilizan varios mecanismos para mantener la calidad de servicio requerida. Además de los mecanismos descritos en los estándares ITU-T y ATM Forum para establecer un acuerdo basado en parámetros de tráfico y parámetros QpS, y luego descartar las celdas que no cumplen los términos del acuerdo, casi todos los fabricantes de equipos ATM implementan múltiples colas de celdas atendidas con diferentes prioridades en sus conmutadores.

La estrategia de prioridad del tráfico se basa en las categorías de servicio de cada conexión virtual. Antes de la adopción de la especificación ABR, la mayoría de los conmutadores ATM implementaban un diseño de servicio simple de un solo nivel que daba al tráfico CBR la primera prioridad, el tráfico VBR la segunda y el tráfico UBR la tercera. Con este diseño, la combinación de CBR y VBR podría potencialmente congelar el tráfico atendido por otra clase de servicio. Un esquema de este tipo no funcionará correctamente con el tráfico ABR, ya que no cumplirá con los requisitos mínimos de velocidad de transmisión celular. Para cumplir con este requisito, se debe asignar algo de ancho de banda garantizado.

Para admitir el servicio ABR, los conmutadores ATM deben implementar un diseño de servicio de dos niveles que satisfaga los requisitos CBR, VBR y ABR. En este diseño, el conmutador proporciona parte de su ancho de banda a cada clase de servicio. El tráfico CBR recibe una porción del ancho de banda requerido para soportar la velocidad máxima de PCR, el tráfico VBR recibe una porción del ancho de banda requerido para mantener la velocidad SCR promedio y el tráfico ABR recibe una porción del ancho de banda suficiente para cumplir con el requisito mínimo de velocidad celular de el MCR. Esto garantiza que cada conexión pueda funcionar sin pérdida de células y no entregará células ABR a expensas del tráfico CBR o VBR. En la segunda capa de este algoritmo, el tráfico CBR y VBR puede ocupar todo el ancho de banda restante de la red si es necesario, ya que las conexiones ABR ya han recibido el ancho de banda mínimo garantizado.

Transporte de tráfico IP a través de redes ATM

La tecnología ATM está atrayendo mucha atención porque afirma ser un medio de transporte universal y muy flexible a partir del cual se construyen otras redes. Y aunque la tecnología ATM se puede utilizar directamente para transportar mensajes de protocolo de capa de aplicación, por ahora transporta con mayor frecuencia paquetes de otros protocolos de capa de enlace y de red (Ethernet, IP, IPX, frame Relay, X.25), coexistiendo con ellos, y no reemplazándolos por completo. Por lo tanto, los protocolos y especificaciones que definen cómo interactúa la tecnología ATM con otras tecnologías son muy importantes para las redes modernas. Y dado que el protocolo IP es hoy el protocolo principal para construir redes compuestas, los estándares para operar IP sobre redes ATM son los estándares que determinan la interacción de las dos tecnologías más populares en la actualidad.

El IP clásico (RFC 1577) es el primer protocolo que define la forma en que funciona Internet IP cuando una de las redes intermedias utiliza tecnología ATM. Debido al concepto clásico de subredes, el protocolo recibió su nombre: Clásico.

Una de las principales tareas que resuelve el protocolo IP clásico es la tarea tradicional de las redes IP: buscar la dirección local del siguiente enrutador o nodo final por su dirección IP, es decir, la tarea asignada al protocolo ARP en las redes locales. Dado que la red ATM no admite la transmisión, el método LAN tradicional para transmitir solicitudes ARP no funciona aquí. Por supuesto, la tecnología ATM no es la única tecnología en la que surge este problema; incluso se ha acuñado un término especial para referirse a tales tecnologías: "Redes sin transmisión con acceso múltiple" (NBMA). Las redes NBMA incluyen, en particular, X.25 y redes de retransmisión de tramas.

En general, para redes que no son de transmisión, los estándares TCP/IP definen sólo método manual Sin embargo, al crear tablas ARP, se hace una excepción para la tecnología ATM: para ello, se ha desarrollado un procedimiento para asignar automáticamente direcciones IP a direcciones locales. Semejante enfoque especial a la tecnología ATM se explica por las siguientes razones. Las redes NBMA (incluidas X.25 y Frame Relay) se utilizan, por regla general, como redes globales de tránsito a las que se conecta un número limitado de enrutadores, y para una pequeña cantidad de enrutadores se puede configurar la tabla ARP manualmente. La tecnología ATM se diferencia en que se utiliza para construir no sólo redes globales sino también locales. En el último caso, el tamaño de la tabla ARP, que debe contener entradas sobre enrutadores de borde y el conjunto de nodos finales puede ser muy grande. Además, una gran red local se caracteriza por cambios constantes en la composición de los nodos, lo que significa que a menudo es necesario ajustar las tablas. Todo esto hace que la solución manual al problema de mapear direcciones para redes de cajeros automáticos sea inadecuada.

De acuerdo con la especificación IP clásica, una red ATM se puede representar en forma de varias subredes IP, las denominadas subredes lógicas (Logical IP Subnet, LIS). Todos los nodos de un LIS tienen una dirección de red común. Como en una red IP clásica, todo el tráfico entre subredes debe pasar a través del enrutador, aunque en principio es posible transmitirlo directamente a través de los conmutadores ATM sobre los que se construye la red ATM. El enrutador tiene interfaces en todos los LIS en los que se divide la red de cajeros automáticos.

A diferencia de las subredes clásicas, un enrutador se puede conectar a una red de cajeros automáticos con una interfaz física, a la que se le asignan varias direcciones IP de acuerdo con el número de LIS en la red.

La decisión de introducir subredes lógicas está relacionada con la necesidad de garantizar la separación tradicional. gran red Cajero automático en partes independientes, cuya conectividad está controlada por enrutadores, como están acostumbrados los integradores y administradores de redes. La solución también tiene un inconveniente obvio: el enrutador debe ser lo suficientemente potente como para transportar tráfico ATM de alta velocidad entre subredes lógicas; de lo contrario, se convertirá en un cuello de botella en la red. Debido a las crecientes exigencias de rendimiento que imponen las redes ATM a los enrutadores, muchos fabricantes líderes están desarrollando o ya han desarrollado modelos de enrutadores con un rendimiento total de varias decenas de millones de paquetes por segundo.

Todos los nodos finales se configuran de la forma tradicional: reciben su propia dirección IP, máscara y dirección IP predeterminada del enrutador. Además, se establece un parámetro adicional: la dirección del cajero automático (o el número VPI/VCI en el caso de utilizar un canal virtual permanente, es decir, PVC) del llamado servidor ATMARP. Introducción servidor central, que apoya base común datos para todos los nodos de la red: esta es una técnica típica para trabajar en una red sin transmisión. Esta técnica se utiliza en muchos protocolos, en particular el protocolo de emulación LAN, que se analiza a continuación.

Cada nodo utiliza la dirección ATM del servidor ATMARP para realizar una solicitud ARP normal. Esta solicitud tiene un formato muy similar a la solicitud ARP de la pila TCP/IP. La longitud de la dirección de hardware se define como 20 bytes, lo que corresponde a la longitud de la dirección del cajero automático. Cada subred lógica tiene su propio servidor ATMARP, ya que un nodo sólo puede acceder a nodos de su propia subred sin la mediación de un enrutador. Normalmente, la función de un servidor ATMARP la desempeña un enrutador que tiene interfaces en todas las subredes lógicas.

Cuando se recibe la primera solicitud ARP de un host final, el servidor primero le envía una solicitud ATMARP inversa para averiguar las direcciones IP y ATM de ese host. Este método registra cada nodo con el servidor ATMARP y el servidor puede crear automáticamente una base de datos de asignaciones de direcciones IP y ATM. Luego, el servidor intenta cumplir con la solicitud del nodo ATMARP buscando en su base de datos. Si el nodo solicitado ya se ha registrado y pertenece a la misma subred lógica que el nodo solicitante, entonces el servidor envía la dirección solicitada como respuesta. De lo contrario, se da una respuesta negativa (este tipo de respuesta no se proporciona en la versión de transmisión normal del protocolo ARP).

El nodo final, al recibir la respuesta ARP, descubre la dirección ATM de su vecino en la subred lógica y establece una conexión virtual de acceso telefónico con él. Si solicitó la dirección ATM del enrutador predeterminado, establece una conexión con él para transferir el paquete IP a otra red.

Para la transmisión de paquetes IP a través de una red ATM, la especificación IP clásica especifica el uso del protocolo de capa de adaptación AAL5, mientras que la especificación no dice nada sobre los parámetros de tráfico y calidad de servicio, ni sobre la categoría de servicio requerida CBR, rtVBR, nrtVBR o UBR.

Cajero automático+LAN

La tecnología ATM se desarrolló inicialmente como una "cosa en sí misma", sin tener en cuenta el hecho de que se han realizado grandes inversiones en las tecnologías existentes y, por lo tanto, nadie abandonará inmediatamente los equipos instalados y en funcionamiento, incluso si aparecen otros nuevos y más avanzados. Esta circunstancia resultó no ser tan importante para las redes territoriales, que, de ser necesario, podrían proporcionar sus canales de fibra óptica para la construcción de redes de cajeros automáticos. Teniendo en cuenta que el costo de los enlaces de fibra óptica de alta velocidad tendidos a largas distancias a menudo excede el costo de otros equipos de red, la transición a una nueva tecnología ATM asociada con la sustitución de conmutadores se justificó económicamente en muchos casos.

Para las redes locales, en las que reemplazar conmutadores y adaptadores de red equivale a crear una nueva red, la transición a la tecnología ATM sólo podría deberse a razones muy serias. mucho mas atractivo reemplazo completo red local existente, la nueva red de cajeros automáticos parecía la posibilidad de una introducción "gradual" de la tecnología de cajeros automáticos en la red existente de la empresa. Con este enfoque, partes de la red que ejecutan la nueva tecnología ATM podrían coexistir pacíficamente con otras partes de la red construidas con tecnologías tradicionales como Ethernet o FDDI, mejorando el rendimiento de la red donde sea necesario y sin afectar las redes departamentales o de grupos de trabajo. en la misma forma. El uso de enrutadores IP que implementan el protocolo IP clásico resuelve este problema, pero esta solución no siempre es adecuada para empresas que utilizan servicios de red local, ya que, en primer lugar, se requiere soporte obligatorio para el protocolo IP en todos los nodos de la red local y, en segundo lugar, requiere instalar una cierta cantidad de enrutadores, lo que tampoco siempre es aceptable. Existía una clara necesidad de encontrar una forma de integrar la tecnología ATM con las tecnologías de redes de área local sin involucrar la capa de red.

En respuesta a esta necesidad, el Foro ATM desarrolló una especificación llamada emulación LAN (LANE), que está diseñada para garantizar la compatibilidad de los protocolos y equipos LAN tradicionales con la tecnología ATM. Esta especificación permite que estas tecnologías trabajen juntas en la capa de enlace de datos. Con este enfoque, los conmutadores ATM funcionan como conmutadores troncales de LAN de alta velocidad, proporcionando no sólo velocidad, sino también flexibilidad para conectar conmutadores ATM entre sí, admitiendo topologías de conexión arbitrarias, no sólo estructuras de árbol.

La especificación LANE define cómo las tramas y direcciones MAC de las tecnologías LAN tradicionales se traducen en células ATM y SVC, y cómo se vuelven a convertir. Todo el trabajo de conversión de protocolos se realiza mediante componentes especiales integrados en los conmutadores LAN normales, por lo que ni los conmutadores ATM ni las estaciones de trabajo LAN notan que están trabajando con tecnologías que les son ajenas. Esta transparencia fue uno de los principales objetivos de los desarrolladores de la especificación LANE.

Dado que esta especificación solo define la capa de enlace de comunicación, los conmutadores ATM y los componentes de emulación de LAN solo pueden formar redes virtuales, aquí llamadas redes emuladas, y se deben usar enrutadores convencionales para conectarlos.

Usando tecnología de cajero automático

La tecnología ATM está ampliando su presencia en las redes locales y globales no muy rápidamente, pero sí de manera constante. El número de redes creadas con esta tecnología aumenta anualmente entre un 20 y un 30%.

En las redes locales, la tecnología ATM se suele utilizar en las carreteras, donde se demandan cualidades como la velocidad escalable (los conmutadores ATM corporativos producidos hoy en día admiten velocidades de 155 y 622 Mbit/s en sus puertos), la calidad del servicio (para ello, las aplicaciones son necesario que pueda solicitar la clase de servicio requerida), conexiones de bucle (que le permiten aumentar el rendimiento y proporcionar redundancia de los canales de comunicación). Las conexiones en forma de bucle se admiten debido al hecho de que ATM es una tecnología con enrutamiento de paquetes que solicitan conexiones, lo que significa que la tabla de enrutamiento puede tener en cuenta estas conexiones, ya sea mediante el trabajo manual del administrador o mediante el protocolo de enrutamiento PNNI. .

El principal competidor de la tecnología ATM en redes locales es la tecnología Gigabit Ethernet. Supera a ATM en velocidad de transferencia de datos: 1000 Mbit/s frente a 622 Mbit/s, así como en coste por unidad de velocidad. Cuando los conmutadores ATM se utilizan sólo como dispositivos de alta velocidad y se ignora la capacidad de soportar diferentes tipos de tráfico, la tecnología ATM obviamente será reemplazada por la tecnología Gigabit Ethernet. Cuando la calidad del servicio es realmente importante (videoconferencias, retransmisiones televisivas, etc.), la tecnología de los cajeros automáticos llegó para quedarse. La tecnología ATM probablemente no se utilizará durante mucho tiempo para conectar computadoras de escritorio, ya que la tecnología Fast Ethernet compite con ella muy seriamente.

En las redes globales, ATM se utiliza cuando la red Frame Relay no puede hacer frente a grandes volúmenes de tráfico y donde es necesario proporcionar nivel bajo retrasos necesarios para transmitir información en tiempo real.

Hoy en día, el principal consumidor de conmutadores de cajeros automáticos territoriales es Internet. Los conmutadores ATM se utilizan como un medio flexible para conmutar circuitos virtuales entre enrutadores IP que transmiten su tráfico en celdas ATM. Las redes ATM han demostrado ser un medio de interconexión más ventajoso para enrutadores IP que los circuitos SDH dedicados porque el circuito virtual ATM puede redistribuir dinámicamente su ancho de banda entre el tráfico en ráfagas de los clientes de la red IP. Un ejemplo de red troncal de cajeros automáticos de un gran proveedor de servicios es la de UUNET, uno de los principales proveedores de servicios de Internet de América del Norte.

Y por último me gustaría sacar algunas conclusiones respecto al material que estamos considerando a lo largo del ciclo “ABSOLUTAMENTE TODO SOBRE...”, entonces.

Aunque la tecnología ATM se desarrolló para la transmisión simultánea de datos desde redes informáticas y telefónicas, la transmisión de voz a través de canales CBR para redes ATM representa solo el 5% del tráfico total y la transmisión de video, el 10%. Las compañías telefónicas todavía prefieren transmitir su tráfico directamente a través de canales SDH, en lugar de conformarse con las garantías de calidad de servicio de los cajeros automáticos. Además, la tecnología ATM aún no cuenta con estándares suficientes para una integración fluida en las redes telefónicas existentes, aunque se está trabajando en esta dirección.

En cuanto a la compatibilidad de los cajeros automáticos con las tecnologías de redes informáticas, los estándares desarrollados en esta área son bastante viables y satisfacen a los usuarios e integradores de redes.

Las tecnologías WAN con conmutación de paquetes incluyen redes X.25, frame Relay, SMDS, ATM y TCP/IP. Todas estas redes, excepto las redes TCP/IP, utilizan enrutamiento de paquetes basado en canales virtuales entre los nodos finales de la red.

Las redes TCP/IP ocupan una posición especial entre las tecnologías de redes globales, ya que sirven como tecnología para conectar redes de cualquier tipo, incluidas redes de todas las demás tecnologías globales. Por tanto, las redes TCP/IP pertenecen a tecnologías de nivel superior que las tecnologías de las redes globales mismas.

La técnica del circuito virtual implica separar las operaciones de enrutamiento y conmutación de paquetes. El primer paquete de dichas redes contiene la dirección del suscriptor llamado y traza una ruta virtual en la red, configurando conmutadores intermedios. Los paquetes restantes viajan a través del canal virtual en modo de conmutación según el número del canal virtual, que es dirección local para cada puerto de cada switch.

La técnica del circuito virtual tiene ventajas y desventajas en comparación con la técnica de enrutamiento por paquete que se encuentra en las redes IP o IPX. Las ventajas son: conmutación acelerada de paquetes por número de canal virtual, así como reducción de la parte de dirección del paquete y, por tanto, redundancia de encabezados. Las desventajas incluyen la imposibilidad de paralelizar el flujo de datos entre dos suscriptores a lo largo de caminos paralelos, así como la ineficacia de establecer una ruta virtual para flujos de datos a corto plazo.

Las redes X.25 son una de las tecnologías de redes globales más antiguas y maduras. La pila de protocolos de red X.25 de tres capas funciona bien en canales de comunicación ruidosos y poco confiables, corrigiendo errores y controlando el flujo de datos a nivel de paquete y enlace de datos.

Soporte de redes X.25 conexión de grupo a una red de terminales alfanuméricos simples incluyendo dispositivos PAD especiales en la red, cada uno de los cuales es un tipo especial de servidor de terminal.

En enlaces de fibra óptica confiables, la tecnología X.25 se vuelve redundante e ineficaz, ya que una parte importante de su trabajo de protocolo se realiza "inactivo".

Las redes Frame Relay funcionan sobre la base de una tecnología muy simplificada, en comparación con las redes X.25, que transmiten tramas únicamente a través del protocolo de capa de enlace: el protocolo LAP-F. Las tramas no se transforman cuando se transmiten a través del conmutador, de ahí el nombre de la tecnología.

Una característica importante de la tecnología Frame Relay es el concepto de reservar ancho de banda al instalar un canal virtual en la red. Las redes Frame Relay se crearon específicamente para la transmisión de tráfico informático en ráfagas, por lo que al reservar el ancho de banda, se indican la velocidad promedio del tráfico CIR y el volumen acordado de ráfagas Bc.

La red Frame Relay garantiza el soporte de los parámetros ordenados de calidad de servicio calculando previamente las capacidades de cada conmutador, así como descartando las tramas que violan el acuerdo de tráfico, es decir, que se envían con demasiada intensidad a la red.

La mayoría de las primeras redes de retransmisión de tramas admitían únicamente el servicio de circuito virtual permanente, y el servicio de circuito virtual conmutado sólo recientemente ha entrado en uso práctico.

La tecnología ATM es un desarrollo posterior de las ideas de reserva preliminar de capacidad de canal virtual, implementadas en la tecnología Frame Relay.

La tecnología ATM soporta los principales tipos de tráfico que existen para diferentes tipos de suscriptores: tráfico con una tasa de bits constante CBR, típico de redes telefónicas y redes de video, tráfico con una tasa de bits variable VBR, típico de redes informáticas, así como para el Transmisión de voz e imagen comprimidas.

Para cada tipo de tráfico, el usuario puede solicitar de la red los valores de varios parámetros de calidad de servicio: velocidad de bits PCR máxima, velocidad de bits SCR promedio, ondulación MBS máxima, así como control de las relaciones de temporización entre el transmisor y el receptor. , que son importantes para el tráfico sensible a retrasos.

La tecnología ATM en sí no define nuevos estándares para la capa física, sino que utiliza los existentes. El principal estándar para ATM es la capa física de canales de tecnología SONET/SDH y PDH.

Debido a que ATM soporta todos los principales tipos de tráfico existentes, se elige como base de transporte para las redes digitales de servicios integrados de banda ancha: redes B-ISDN, que se espera reemplacen a las redes ISDN.

Redes y tecnologías de cajeros automáticos

La tecnología ATM (modo de transferencia asíncrona) es una de las tecnologías más prometedoras para construir redes de alta velocidad. Garantiza el uso más eficiente del ancho de banda del canal de comunicación al transmitir varios tipos de información: voz, información de video, datos de una variedad de tipos de dispositivos: terminales asíncronos, nodos de redes de datos, redes locales, etc. (Dichas redes incluyen casi todas las redes departamentales). Las redes que utilizan tecnología ATM se llaman Redes de cajeros automáticos. La eficacia de la tecnología de cajeros automáticos radica en la capacidad de utilizar varias interfaces para conectar a los usuarios a las redes de cajeros automáticos.

Principales características de la tecnología de cajeros automáticos..

1. ATM es una tecnología asíncrona porque pequeños paquetes, llamados células, se transmiten a través de la red sin ocupar intervalos de tiempo específicos, como es el caso de los canales B de las redes ISDM.

2. La tecnología ATM se centra en el establecimiento preliminar (antes de transmitir información) de una conexión entre dos puntos que interactúan. Una vez establecida una conexión, las células ATM se enrutan a sí mismas porque cada célula tiene campos que identifican la conexión a la que pertenece.

3. La tecnología ATM permite la transmisión conjunta varios tipos señales, incluidas señales de voz, datos y vídeo. La velocidad de transferencia alcanzada en este caso (de 155 Mbit/s a 2,2 Gbit/s) se puede proporcionar a un usuario, a un grupo de trabajo o a toda la red. La celda ATM no proporciona posiciones para ciertos tipos de información transmitida, por lo que la capacidad del canal se regula asignando ancho de banda al consumidor.

4. Dado que la información transmitida se divide en celdas de un tamaño fijo (53 bytes), sus algoritmos de conmutación se implementan en hardware, lo que elimina los retrasos inevitables cuando implementación de software conmutación de celdas.

5. La tecnología de cajeros automáticos tiene escalabilidad, es decir. aumentar el tamaño de la red mediante conexiones en cascada de varios conmutadores ATM.

6. La construcción de redes de cajeros automáticos y la implementación de las tecnologías correspondientes es posible en función de lineas de fibra optica comunicaciones, cables coaxiales, par trenzado no apantallado. Sin embargo, se eligió el estándar para canales de comunicación de fibra óptica de la jerarquía digital síncrona SDH como estándar para canales físicos para ATM. La tecnología de multiplexación y conmutación desarrollada para SDH se convirtió en tecnología ATM.

7. Las tecnologías ATM se pueden implementar en redes ATM de casi cualquier topología, pero el equipo terminal de usuario está conectado a los conmutadores ATM a través de líneas individuales en una configuración en estrella.

Principal diferencia entre la tecnología de cajero automático de otras tecnologías de telecomunicaciones radica en la alta velocidad de transferencia de información (en el futuro, hasta 10 Gbit/s), y no hay conexión a ninguna velocidad. También es importante que las redes ATM combinen las funciones de las redes globales y locales, proporcionando condiciones ideales para el transporte "transparente" de diversos tipos de tráfico y el acceso a los servicios de las redes ATM que interactúan con la red.

La tecnología ATM permite el uso de circuitos virtuales tanto permanentes (PVC) como conmutados (SVC).

Canales de PVC permanentes representar una conexión (después programar) entre usuarios de la red que interactúan, que existe constantemente. Los dispositivos conectados por un circuito virtual permanente deben mantener tablas de enrutamiento bastante engorrosas que realizan un seguimiento de todas las conexiones en la red. Por lo tanto, las estaciones de trabajo conectadas por PVC deben tener tablas de enrutamiento de todas las demás estaciones de la red, lo cual es irracional y puede provocar retrasos en la transmisión.

Circuitos virtuales conmutados (SVC) eliminar la necesidad de mantener tablas de enrutamiento complejas y así aumentar la eficiencia de la red. Aquí La conexión se establece dinámicamente mediante enrutadores ATM. A diferencia de los enrutadores tradicionales, que requieren que un segmento de red físico esté conectado a cada uno de sus puertos, los enrutadores ATM no utilizan una arquitectura física orientada a la conexión, sino más bien una arquitectura de red virtual orientada a protocolos. Dichos enrutadores son necesarios y convenientes para crear una red virtual, que se caracteriza por la capacidad de cambiar usuarios ubicados en cualquier lugar de la red de un segmento a otro manteniendo la dirección virtual del grupo de trabajo, lo que simplifica la tarea del administrador de la red. en cuenta los cambios en la lista de usuarios.

La tecnología ATM es capaz de procesar tráfico de varias clases.

Las especificaciones existentes proporcionan cuatro clase de tráfico, que puede estar en modo cajero automático.

Clase A: tráfico síncrono con velocidad de transmisión constante y con establecimiento preliminar de conexión. El protocolo que atiende el tráfico de esta clase está diseñado para satisfacer las necesidades de los servicios de red mientras transmite información a una velocidad constante (la transmisión y recepción de celdas ATM a lo largo de la ruta ATM se realizan a la misma velocidad). Ejemplos de tal tráfico: voz sin comprimir, información de vídeo.

Clase B: tráfico síncrono con velocidad de bits variable y preestablecimiento de conexión(por ejemplo, voz comprimida, información de vídeo). Aquí, como en el caso del tráfico de clase A, Se requiere sincronización del equipo del remitente y del destinatario. y establecimiento preliminar de comunicación entre ellos, pero se permite velocidad de transmisión variable. La información se transmite a intervalos fijos, pero su volumen puede variar durante la sesión de transmisión. si el volumen información transmitida excede el tamaño fijo de una celda, esta información se divide en varias celdas, que se ensamblan en el destino.

Clase C: tráfico asíncrono con velocidad de transmisión variable y establecimiento previo a la conexión. Aquí no es necesaria la sincronización del equipo del remitente y del destinatario. Este método de transmisión es necesario en redes de conmutación de paquetes (redes X.25, Internet, redes Frame Relay). El tráfico de clase C aparentemente se convertirá en el principal para transmitir información en las redes globales.

Clase D: tráfico asíncrono con velocidad de bits variable y sin conexión. El protocolo que controla la entrega de tráfico de Clase D está diseñado para proporcionar conmutación de datos sin conexión de varios bits. Este protocolo prevé el uso de tramas de longitud variable: con la ayuda del transmisor, cada trama se divide en segmentos de tamaño fijo, que se colocan en celdas ATM; el receptor ensambla los segmentos en el marco original, completando así un proceso llamado segmentación y ensamblaje. El modo de transmisión asíncrona se basa en el concepto de dos puntos finales de la red (sistemas de abonado, terminales) que se comunican entre sí a través de un conjunto de conmutadores intermedios. En este caso se utilizan dos tipos de interfaces: la interfaz de usuario con la red (UNI - User-to-Network Interface) y la interfaz entre redes (NNI - Network-to-Network Interface). La UNI conecta el dispositivo del usuario final a un conmutador ATM público o privado, y la NNI es un enlace de comunicación entre dos conmutadores ATM en la red (Figura 13.4).

Arroz. 13.4. Red basada en cajeros automáticos

Una conexión entre dos puntos finales de la red (recordemos que la tecnología ATM se centra en preestablecer una conexión) se produce desde el momento en que uno de ellos transmite una solicitud a la red vía UNI. Esta solicitud se envía a través de una cadena de conmutadores ATM al destino para su interpretación. Si el nodo de destino acepta una solicitud de conexión, entonces se organiza un canal virtual en la red ATM entre los dos puntos. Dispositivos UNI de estos puntos y nodos intermedios Las redes (es decir, conmutadores ATM) garantizan el enrutamiento correcto de las celdas debido al hecho de que cada celda ATM contiene dos campos: un identificador de ruta virtual (VPI

Identificador de ruta virtual) e Identificador de canal virtual (VCI

Identificador de circuito virtual). La información contenida en los campos VPI y VCI de una celda ATM se utiliza para resolver sin ambigüedades el problema de enrutamiento incluso si el sistema final tiene varias conexiones virtuales.

La fuerza impulsora detrás del desarrollo de la tecnología ATM es su eficiencia para atender aplicaciones de baja velocidad y la capacidad de operar a velocidades relativamente bajas (a partir de 2 Mbit/s). No es apropiado hablar de "competencia" entre las redes FR y ATM, ya que actualmente FR es la principal interfaz de acceso a las redes ATM, lo que permite la transmisión de tráfico heterogéneo a través de la red ATM, asignando ancho de banda dinámicamente.

La combinación de redes de telecomunicaciones heterogéneas construidas sobre la base de diversas tecnologías (X.25, FR, IP, etc.) para proporcionar a los usuarios una gama completa de servicios actualmente sólo es posible utilizando la tecnología ATM. Las capacidades de esta tecnología para combinar diferentes TSS son cada vez mayores, a pesar de sus importantes diferencias, las principales de las cuales son: adaptabilidad a la transmisión de información heterogénea (datos, voz, información de video); la capacidad de utilizar plenamente el ancho de banda disponible y adaptarse a la calidad de los canales de comunicación; disponibilidad y calidad de equipos de interfaz para comunicación con otras redes; en el grado de dispersión de los elementos de la red, así como en el grado de prevalencia en una región en particular.

El crecimiento y mayor carga de trabajo de las redes corporativas conlleva la necesidad de modernizarlas teniendo en cuenta las últimas tendencias en el desarrollo de sistemas de comunicación. Y aquí debemos esforzarnos no sólo en minimizar los fondos gastados, sino también en invertirlos de la forma más eficaz. Hay que recordar que las nuevas aplicaciones emergentes implican un aumento en la velocidad de transferencia de datos en la red, por lo que es necesario construirla teniendo en cuenta el crecimiento constante del tráfico.

Para hacer frente al crecimiento del tráfico y a los cambios significativos en su estructura, las organizaciones deben reconsiderar su estrategia de red. Las redes troncales corporativas, implementadas, por ejemplo, sobre la base de la tecnología de multiplexación por división de tiempo (TDM), ya no pueden "seguir el ritmo" con los nuevos requisitos, especialmente aquellos que surgen cuando se utilizan aplicaciones TCP/IP que generan un tráfico desigual con cargas máximas. Al planificar el desarrollo de la red, es necesario tener en cuenta las soluciones prometedoras y rentables que los proveedores de servicios de comunicación podrán ofrecer en un futuro próximo y esforzarse por garantizar una transición sencilla a nuevas arquitecturas de red. Y en este sentido, la tecnología ATM (modo de transmisión asíncrona) tiene todas características necesarias convertirse en la base para la creación de una nueva infraestructura de red.

La tecnología ATM es un desarrollo adicional de los principios que formaron la base de las tecnologías ISDN y Frame Relay. Las tecnologías N-ISDN, X.25 y Frame Relay no podían proporcionar la capacidad de construir una red digital flexible y de alta calidad con servicios integrados que proporcionaran una calidad de servicio garantizada; sin embargo, no tenía la flexibilidad necesaria. y no proporcionó una velocidad de transferencia de datos alta (más de 2 Mbit/s). La tecnología Frame Relay proporcionó velocidades de transferencia de datos más altas que la tecnología N-ISDN y suficiente eficiencia de recursos canal fisico Sin embargo, no proporcionaba un ancho de banda garantizado para el tráfico sensible a los retrasos (voz digitalizada), es decir, la calidad de servicio requerida. La abreviatura ATM significa Modo de transferencia asincrónica (traducido literalmente como tecnología de transferencia asincrónica). El término "asíncrono" en el nombre de la tecnología indica su diferencia con las tecnologías síncronas con una distribución fija de la capacidad del canal entre flujos de información (TDM, ISDN). Las diferencias significativas entre la tecnología ATM y la RDSI y Frame Relay son que el bloque de datos ATM, la celda, tiene una longitud fija de 53 bytes. La longitud fija de una celda ATM proporciona un tiempo de procesamiento constante garantizado en los equipos de conmutación y, por lo tanto, la capacidad de garantizar una calidad de servicio garantizada para los flujos de información del usuario.

Historia

Creación

Las tecnologías raíz de los cajeros automáticos fueron desarrolladas de forma independiente en Francia y Estados Unidos en la década de 1970 por dos científicos: Jean-Pierre Coudreuse, que trabajó en el laboratorio de investigación de France Telecom, y Sandy Fraser, ingeniero de los Laboratorios Bell. Ambos querían crear una arquitectura que transportara datos y voz a altas velocidades y utilizara los recursos de la red de manera más eficiente.

La tecnología informática ha creado la oportunidad de un procesamiento de información más rápido y una transferencia de datos más rápida entre sistemas. En la década de 1980, los operadores telefónicos descubrieron que el tráfico no vocal era más importante y comenzaron a dominar el tráfico vocal. Se propuso un diseño RDSI que describía red digital con conmutación de paquetes, prestación de servicios telefónicos y de datos. La fibra óptica hizo posible transmitir datos a altas velocidades con bajas pérdidas. Pero la tecnología de conmutación de paquetes no proporcionaba una transmisión de voz fiable y muchos dudaban que alguna vez lo hiciera. A diferencia de las redes de datos por paquetes en público redes telefonicas tecnología de conmutación de circuitos utilizada. Esta tecnología es ideal para la transmisión de voz, pero es ineficaz para la transmisión de datos. Por eso, la industria de las telecomunicaciones recurrió a la UIT para desarrollar un nuevo estándar para transmitir tráfico de datos y voz a través de redes de gran ancho de banda. A finales de la década de 1980, el Comité Asesor Internacional de Teléfonos y Telégrafos CCITT (que luego pasó a llamarse UIT-T) desarrolló un conjunto de recomendaciones para una segunda generación de RDSI, la denominada B-ISDN (RDSI de banda ancha), una extensión de la RDSI. . Se seleccionó ATM como modo de transmisión de capa inferior para RDSI-BA. En 1988, en la reunión de la UIT en Ginebra, se eligió que la longitud de la celda ATM fuera de 53 bytes. Este fue un compromiso entre los estadounidenses, que querían un tamaño de celda de datos de 64 bytes, y los europeos, que favorecían un tamaño de datos de 32 bytes. Ninguna de las partes pudo ganar esta disputa y al final se eligió el tamaño medio de 48 bytes. Se eligió que el tamaño del campo del encabezado fuera de 5 bytes, el tamaño mínimo acordado por la UIT. En 1990 se aprobó un conjunto básico de recomendaciones ATM. Los principios básicos de la ATM se establecen en la recomendación I150. Esta solución era muy similar a los sistemas desarrollados por Coudreuse y Fraser. Aquí comienza el mayor desarrollo de los cajeros automáticos.

Años 90: el cajero automático entró en el mercado

A principios de los años 90, comenzó el revuelo en torno a la tecnología de los cajeros automáticos. Sun Microsystems Corporation fue una de las primeras en anunciar el soporte para cajeros automáticos en 1990. En 1991 se creó el Foro ATM, un consorcio para desarrollar nuevos estándares y especificaciones técnicas utilizando tecnología ATM, y un sitio web del mismo nombre, donde se publicaron todas las especificaciones en acceso abierto. El CCITT, ya siendo UIT-T, emite nuevas revisiones de sus recomendaciones, puliendo y mejorando las bases teóricas del ATM. Los representantes del sector TI en revistas y periódicos predicen un gran futuro para los cajeros automáticos. En 1995, IBM anunció su nueva estrategia de redes empresariales basada en tecnología ATM. Se creía que el cajero automático era el salvador de Internet, eliminando la escasez de ancho de banda y aportando confiabilidad a la red. Dan Minoli, autor de muchos libros sobre redes informáticas, argumentó firmemente que los cajeros automáticos se introducirían en las redes públicas y las redes corporativas se conectarían a ellas de la misma manera que usaban Frame Relay o X.25 en ese momento. Pero en ese momento el protocolo IP ya se había generalizado y era difícil hacer una transición repentina al cajero automático. Por lo tanto, en las redes IP existentes, la tecnología ATM debía implementarse como protocolo subyacente, es decir, bajo IP, y no en lugar de IP. Para la transición gradual de las redes tradicionales Ethernet y Token Ring a equipos ATM, se desarrolló el protocolo LANE, que emula paquetes de datos de red.

En 1997, en la industria de enrutadores y conmutadores, aproximadamente el mismo número de empresas estaban en ambos lados, es decir, utilizaban o no tecnología ATM en los dispositivos que producían. El futuro de este mercado aún era incierto. Los ingresos por ventas de equipos y servicios de cajeros automáticos fueron de 2.400 millones de dólares EE.UU. en 1997, 3.500 millones de dólares EE.UU. el año siguiente y se esperaba que alcanzaran los 9.500 millones de dólares EE.UU. en 2001. Para lograr el éxito, muchas empresas (por ejemplo, Ipsilon Networks) no utilizaron los cajeros automáticos en su totalidad, sino en una versión simplificada. Se descartaron muchas especificaciones y protocolos complejos de capa superior de cajeros automáticos, incluidos diferentes tipos de calidad de servicio. Sólo quedó la funcionalidad básica de cambiar bytes de una línea a otra.

Primer golpe al cajero automático

Y, sin embargo, también había muchos profesionales de TI que se mostraban escépticos sobre la viabilidad de la tecnología de cajeros automáticos. Como regla general, los defensores de los cajeros automáticos eran representantes de compañías telefónicas y de telecomunicaciones, y los opositores eran representantes de compañías involucradas en redes informáticas y equipos de redes. Steve Steinberg (en la revista Wired) dedicó un artículo completo a la guerra oculta entre ellos. El primer golpe a la ATM provino del estudio de Bellcore sobre los patrones de tráfico de las LAN, publicado en 1994. Esta publicación demostró que el tráfico en las LAN no seguía ningún patrón existente. El tráfico LAN se comporta como un fractal en el diagrama de tiempo. En cualquier intervalo de tiempo, desde unos pocos milisegundos hasta varias horas, tiene un carácter explosivo autosimilar. En su funcionamiento, el cajero automático debe almacenar todos los paquetes fuera de horario en un buffer. Si hay un aumento repentino en el tráfico, el conmutador ATM simplemente se ve obligado a descartar los paquetes que no caben, lo que significa un deterioro en la calidad del servicio. Por esta razón, PacBell fracasó en su primer intento de utilizar equipos de cajero automático.

La aparición del principal competidor de ATM: Gigabit Ethernet

A finales de los 90 apareció la tecnología Gigabit Ethernet, que empezó a competir con los cajeros automáticos. Las principales ventajas del primero son un costo significativamente menor, simplicidad, facilidad de configuración y operación. Además, la transición de Ethernet o Fast Ethernet a Gigabit Ethernet podría realizarse de forma mucho más sencilla y económica. Gigabit Ethernet podría resolver el problema de la calidad del servicio comprando ancho de banda más barato con una reserva en lugar de a través de equipos inteligentes. A finales de los 90. quedó claro que los cajeros automáticos seguirán dominando sólo en Redes WAN, es decir, redes corporativas. Las ventas de conmutadores ATM para WAN continuaron creciendo, mientras que las ventas de conmutadores ATM para LAN cayeron rápidamente.

2000

En la década de 2000. El mercado de equipos para cajeros automáticos seguía siendo importante. ATM se utilizó ampliamente en redes WAN, en equipos para transmitir secuencias de audio/vídeo, como capa intermedia entre las capas física y superior en dispositivos ADSL para canales de no más de 2 Mbit/s. Pero a finales de la década los cajeros automáticos empiezan a ser sustituidos. nueva tecnología IP-VPN. Los conmutadores ATM comenzaron a ser reemplazados por enrutadores IP/MPLS. Según las previsiones de la empresa Uvum del año 2009, hasta el año 2014. ATM y Frame Relay deberían desaparecer casi por completo, mientras que los mercados de Ethernet e IP-VPN seguirán creciendo a buen ritmo. Según el informe del Foro de Banda Ancha de octubre de 2010, la transición del mercado global de redes de conmutación de circuitos (TDM, ATM, etc.) a redes IP ya ha comenzado en las redes fijas y ya está afectando a las redes móviles. El informe afirma que Ethernet permite a los operadores móviles satisfacer las crecientes demandas de tráfico móvil de forma más rentable que los sistemas basados ​​en TDM o ATM.

En abril de 2005 ATM Forum se fusionó con Frame Relay Forum y MPLS Forum en un Foro MFA común (MPLS-Frame Relay-ATM). En 2007 este último pasó a llamarse Foro IP/MPLS. En abril de 2009 El Foro IP/MPLS se fusionó con el Foro de Banda Ancha (BBF) y el nuevo foro tomó el nombre de Foro de Banda Ancha. De hecho, el Foro IP/MPLS fue absorbido por la BBF. Las especificaciones de los cajeros automáticos están disponibles en su forma original en el sitio web de Broadband Forum, pero su desarrollo posterior se ha detenido por completo.

Componentes de la red de cajeros automáticos

La tecnología ATM proporciona interacción de información en dos niveles, que corresponden a canal y niveles fisicos Modelos OSI. Los conmutadores ATM son dispositivos informáticos especializados de alta velocidad que implementan en hardware la función de conmutar celdas ATM entre varios de sus puertos. Los dispositivos CPE (Customer Premises Equipment) proporcionan adaptación de los flujos de información del usuario para su transmisión mediante tecnología ATM. Para transmitir datos en una red ATM, se organiza una conexión virtual: circuito virtual (VC).

Identificadores de conexión virtual de cajero automático

Dentro de una interfaz NNI, una conexión virtual se identifica mediante una combinación única de un identificador de ruta virtual y un identificador de circuito virtual.

Un canal virtual es un fragmento de una conexión lógica a través del cual se transfieren datos desde un proceso de usuario.

Una ruta virtual es un grupo de canales virtuales que, dentro de una interfaz determinada, tienen la misma dirección de transmisión de datos.

Un conmutador ATM consta de dos conmutadores: un conmutador de ruta virtual y un conmutador de circuito virtual. Esta característica de la organización de cajeros automáticos proporciona un aumento adicional en la velocidad de procesamiento de la celda.

El switch ATM analiza los valores que tienen los identificadores de ruta virtual y canal virtual de las celdas que llegan a su puerto de entrada y enruta estas celdas a uno de los puertos de salida. El conmutador utiliza una tabla de conmutadores generada dinámicamente para determinar el número de puerto de salida.

Formato de celda de cajero automático

La celda consta de dos partes: el campo de encabezado ocupa 5 bytes y otros 48 bytes los ocupa el campo de carga útil.

Campo de título

El encabezado de la celda contiene los siguientes campos:

• Identificador de ruta virtual (VPI)
• Identificador de circuito virtual (VCI)
• Tipo de carga útil (PT)
• Prioridad de pérdida de congestión (CLP)
• Control de errores de encabezado (HEC)

Campos de identificador VPI y VCI

El VPI y el VCI se utilizan para identificar conexiones virtuales ATM.

Campo de tipo de carga PT

Este campo contiene información que define el tipo de datos que se encuentran en el campo de carga útil de la celda ATM.

Bit de bajada de prioridad CLP

El bit CLP en una celda ATM tiene el mismo significado que el bit DE en una trama Frame Relay.

Campo de suma de comprobación del encabezado HEC

El campo HEC contiene una suma de verificación de verificación de los 4 bytes de encabezado anteriores.

Campo de control de flujo genérico (GFC)