Mestrado em Telecomunicações
Comunicação
de Dados
REDES ATM
Novembro 1999
Juliano de Mello
mello@cits.br
SUMÁRIO
2.1. Características Básicas da Tecnologia ATM
2.1.4. Operação Orientada a Conexão
2.1.5. Uso de Conexões Virtuais
2.1.6 Suporte para Qualidade de Serviço
3.2.1. Subcamada Dependente do Meio Físico
3.2.2. Subcamada de Convergência de Transmissão
3.5. Operação, Administração e Manutenção
3.6.1. Controle de Tráfego e Controle de Congestionamento
3.6.2. Qualidade de Serviço na Camada ATM
3.6.7. Negociação de Parâmetros de QoS
3.6.8. Medição dos Parâmetros de QoS
3.6.9. Funções e Procedimentos para Gerenciamento de Tráfego
4. Suporte a topologia de rede e seleção de rotas usando PNNI
4.3.2. Rede física e visão lógica PNNI
4.4. Aspectos operacionais do PNNI
4.5. Conclusões a respeito do PNNI
5.3 Mensagens e procedimentos para controle de conexão
6. Formas de Transportar IP sobre ATM
6.3. Multiprotocol Support over ATM (MPOA)
8.1. Bibliografia referenciada
na monografia "Tecnologia ATM"
Em meados dos anos 70, o contínuo avanço no desenvolvimento das tecnologias de transmissão e chaveamento digital tornaram real a possibilidade de construção de uma rede digital capaz de integrar diferentes tipos de serviços, conhecida como RDSI Rede Digital de Serviços Integrados (ISDN Integrated Services Digital Network), que estava sendo desenvolvida pelo CCITT Consultive Committee on International Telegraphy and Telephony, atualmente ITU-T International Telecommunications Union Telecommunication Standardization Sector.
Em 1984, um conjunto de recomendações chamado de Série I [1], foi publicado pelo CCITT e incentivou que indústrias e provedoras de serviço iniciassem o desenvolvimento de equipamentos e serviços baseados na ISDN. Contudo, a série I ainda não estava suficientemente detalhada e somente com a versão de 1988 tornou-se possível a implementação preliminar de redes ISDN. Ao final dos anos 80 muitos dos esforços de projeto e desenvolvimento do ITU-T tornaram-se voltados para um novo conceito de rede que seria muito mais revolucionário que a própria rede ISDN. Este novo conceito tem sido referenciado como RDSI-FL Rede Digital de Serviços Integrados Faixa Larga (B-ISDN Broadband Integrated Service Digital Network), e se caracteriza como uma extensão da ISDN.
Como parte da Série I de recomendações sobre a ISDN, o ITU-T anexou as duas primeiras recomendações relacionadas com a B-ISDN: Vocabulário de Termos para os Aspectos Faixa Larga da ISDN (I.113) [2] e Aspectos Faixa Larga da ISDN (I.121) [3]. Estas recomendações forneceram uma descrição preliminar e apontaram as direções básicas no processo de padronização da futura B-ISDN.
De acordo com a Recomendação I.121 [3] os fatores que estão guiando os trabalhos do ITU-T no desenvolvimento da B-ISDN são:
De acordo com a Recomendação I.113 [2*] um novo modo de transferência, chamado Modo de Transferência Assíncrono (ATM Asyncronous Transfer Mode), foi definido para ser utilizado na B-ISDN pelas seguintes razões [2*]:
Atualmente, o consórcio ATM Forum é composto por aproximadamente 800 indústrias, concessionárias, vendedores, clientes e outros grupos. O ATM Forum não é um organismo de padronização e, portanto, atua apenas na elaboração de acordos de implementação baseados em normas internacionais.
Entretanto, o ATM Forum tem produzido especificações para funções que não tem sido preocupação de organismos internacionais de padronização. Estas especificações adicionais são específicas para redes de dados e para ambiente de redes locais, e preocupam-se com a interconexão de redes através da tecnologia ATM [7].
Figura 1 Histórico das recomendações do ATM Forum
ATM é uma tecnologia de transmissão, multiplexação e chaveamento usada para transportar pequenos pacotes de tamanho fixo, chamados de células, sobre uma rede de alta velocidade.
2.1. Características Básicas da Tecnologia ATM
ATM utiliza pequenos pacotes de tamanho fixo chamados de células. Uma célula tem 53 bytes, sendo 5 bytes de cabeçalho e 48 bytes para o campo de informações. Toda a informação (voz, vídeo, dados, etc.) é transportada pela rede através de células ATM.
Para garantir o processamento rápido dentro da rede, o cabeçalho das células ATM é limitado em termos de funcionalidade. Sua principal função é identificar uma conexão virtual (lógica) por meio de identificadores que são selecionados em uma fase de estabelecimento de conexão e garantem um encaminhamento adequado de cada célula pela rede.
Além dos identificadores de conexão virtual, um número bem limitado de outras funções é suportado pelo cabeçalho. Para evitar o encaminhamento errado das células dentro da rede ATM, devido a erros nos identificadores de conexão virtual, foi inserido um campo de proteção contra erros no cabeçalho (HEC - Header Error Control) da célula ATM.
Dada a limitada funcionalidade do cabeçalho das células ATM, o seu processamento é bastante simples e pode ser feito a taxas muito altas (até Gbps).
O campo de informações da célula ATM foi padronizado pelo ITU-T [16] em 48 bytes a partir de um compromisso firmado entre vários grupos de interesse e levando-se em conta uma série de fatores conflitantes, dos quais podemos destacar [6]:
O fluxo de informações é estabelecido através de percursos predefinidos, chamados canais virtuais (VCs Virtual Channels). O cabeçalho das células ATM contém identificadores que amarram a célula ao seu percurso.
As células de um canal virtual seguem o mesmo percurso através da rede e são entregues ao destino na mesma ordem que foram inseridas na rede.
O fluxo de informações de um usuário final ATM precisa ser adaptado para trafegar através da rede ATM. Esta adaptação é feita através de protocolos específicos que possibilitam o tratamento diferenciado para cada tipo de serviço. Assim, o fluxo de informações de um usuário final ATM é fragmentado em células no ponto de ingresso na rede e recuperado no ponto de egresso da rede.
Se um enlace introduz um erro durante a transmissão de células ATM, portanto causando a perda de pacotes, nenhuma ação será tomada no nível deste enlace para corrigir tal erro. Esta proteção de erro pode ser omitida, uma vez que os enlaces utilizados nas redes ATM apresentam alta qualidade, ou seja possuem uma baixa taxa de erro de bits (BER Bit Error Rate).
As redes ATM também não tem controle de fluxo no nível de enlace, uma vez que a lógica de processamento necessária para tal controle é muito complexa para ser acomodada às altas taxas deste nível. Em vez disto, as redes ATM utilizam um conjunto de controles de taxa de entrada que limita o tráfego entregue à rede. Tal controle de fluxo possui características muito diferentes daquele utilizado em redes tradicionais e por isso tem sido alvo de muitos estudos.
2.1.4. Operação Orientada a Conexão
ATM provê um serviço de transmissão de dados orientado a conexão. Isto significa que antes que qualquer informação seja transmitida entre duas estações (hosts) ATM, uma fase de estabelecimento de conexão virtual/lógica deve ser realizada com o objetivo de permitir à rede reservar os recursos necessários. Se os recursos disponíveis não forem suficientes, tal conexão será recusada. Ao final da transmissão os recursos da rede são desalocados e a conexão é encerrada.
O serviço não orientado a conexão [1] é suportado em redes ATM, mas neste caso o fluxo de dados será transmitido sobre um ou mais caminhos preestabelecidos.
2.1.5. Uso de Conexões Virtuais
O ATM usa conexões virtuais (Atualmente chamadas conexões de canal virtual VCCs Virtual Channel Connections) como um mecanismo para transportar dados entre uma fonte e um destino. Uma conexão virtual é dedicada para um par fonte/destino, e não pode ser compartilhada. Assim, uma ou mais conexões virtuais podem utilizar o mesmo enlace físico.
2.1.6 Suporte para Qualidade de Serviço
A rede ATM suporta qualidade de serviço. Isto significa que a rede irá prover ou reservar recursos que garantam um valor especificado mínimo de vazão e de perda de pacotes e um valor máximo de atraso, durante a duração de uma dada conexão.
Este suporte de QoS por conexão habilita as redes ATM a atender a qualquer tipo atual de tráfego sobre uma mesma rede.
As células ATM tem 53 bytes, sendo que 5 bytes são de cabeçalho e os restantes 48 bytes são destinados ao campo de informações.
Dois formatos diferentes para o cabeçalho da célula ATM foram definidos pelo ITU-T [16], conforme mostra a Figura 2: um para a interface usuário-rede (UNI User-Network Interface) e outro para a interface rede-rede (NNI Network-to-Network Interface). A diferença entre os formatos está nos 4 bits usados para o controle de fluxo genérico (GFC Generic Flow Control) no cabeçalho da célula UNI, que são realocados para o campo de identificador de caminho virtual (VPI Virtual Path Identifier) no cabeçalho da célula NNI.
Isto faz sentido, pois, por definição, o controle de fluxo não é realizado através de uma NNI.
Uma outra vantagem é que grandes redes de chaveadores ATM interconectados podem suportar mais caminhos virtuais (ex. redes privadas virtuais), fazendo portanto o chaveamento de um grande número de VCs mais eficientemente.
Figura 2 Formato das células ATM na UNI e NNI
Os campos definidos no cabeçalho da célula ATM são [16]:
Conexões ATM podem ser classificadas de acordo com a forma que são estabelecidas e com o número de usuários finais ATM envolvidos em uma transmissão.
Segundo a forma como são estabelecidas, existem dois tipos fundamentais de conexões ATM:
Figura
3 Conexões ATM ponto a ponto e ponto para multiponto
Uma conexão virtual é um canal lógico entre dois usuários finais ATM e é usada para transportar células. As recomendações do ITU-T se referem a estas conexões lógicas de ponta a ponta entre dois usuários finais ATM como:
Conexão de Canal Virtual (VCC Virtual Channel Connection). Uma VCC é uma concatenação de um ou mais canais virtuais (VC Virtual Channel). Um canal virtual simplesmente descreve o transporte unidirecional de células ATM com um identificador comum, VCI, em cada célula.
Enlace de canal virtual (VCL - Virtual Channel Link) é um canal virtual entre dois pontos (ex. estação e chaveador) em uma VCC onde o VCI é atribuído, trocado ou removido. O VCI no cabeçalho da célula tem significado apenas para as células fluindo sobre um enlace de canal virtual (VCL). Em outras palavras, o VCI para as células fluindo em um VCC pode mudar conforme elas passam através de diferentes chaveadores.
Um caminho virtual ATM (VP Virtual Path) é um grupo de canais virtuais. Cada canal virtual é associado a um caminho virtual. Múltiplos canais virtuais podem ser associados com um mesmo caminho virtual. Um caminho virtual está apoiado sobre um enlace de caminho virtual (VPL Virtual Path Link). Um VPL é um caminho virtual entre dois pontos onde o VPI é atribuído, trocado, ou removido. Uma conexão de caminho virtual (VPC Virtual Path Connection) é a concatenação de um ou mais VPLs.
Os conceitos de caminho virtual e conexão virtual oferecem um mecanismo flexível e robusto para o estabelecimento e o chaveamento de conexões dentro de uma rede ATM.
Combinados existem 24 bits para o VPI/VCI na UNI e 28 bits na NNI.
O roteamento de células através de uma rede ATM é baseado no conceito de troca de identificadores (label swapping). Cada pacote contém um identificador de conexão lógica. Em cada chaveador ao longo de uma dada conexão existe uma tabela de roteamento que contém um registro que relaciona o par identificador e porta de entrada com o par identificador e porta de saída. Assim, quando um pacote chega em uma porta de entrada de um chaveador, o seu identificador é lido e uma consulta a tabela de roteamento é feita, a fim de determinar com qual identificador e para qual porta de saída o pacote deve ser enviado.
A técnica de label swapping é eficiente por várias razões [5]:
O chaveamento VP apenas executa a troca do campo VPI das células, enquanto o chaveamento VC executa a troca dos campos VPI e VCI.
Figura 5 Operação de um chaveador ATM
A Figura 5 mostra a operação básica de um comutador ATM. Do ponto de vista físico, o fluxo de bits correspondente a uma célula ATM é chaveado de uma porta de entrada para uma porta de saída através de uma matriz de comutação (Switch Fabric). Do ponto de vista lógico, as células ATM são enviadas para uma porta de saída previamente definida, a partir do processamento de um registro feito na tabela de roteamento. Quando uma célula chega a uma porta de entrada, os seus identificadores virtuais são lidos e utilizados para uma consulta na tabela de roteamento, que determina os novos identificadores virtuais e a porta de saída para esta célula.
Arquiteturas de rede podem ser estruturadas a partir de modelos de referência. Um modelo de referência é composto por camadas sobrepostas, onde cada camada possui protocolos e funções específicas.
Dois dos modelos de referência comumente utilizados são: Modelo OSI [5][13][17] e Modelo SNA [5]. O Modelo SNA Systems Network Architecture foi desenvolvido como referência para uma arquitetura de rede proprietária da IBM. O Modelo OSI Open Systems Interconnection foi desenvolvido nos anos 80 por várias organizações internacionais de padronização, entre elas a ISO International Standards Organization [18] e o ITU-T.
O Modelo OSI é organizado em sete camadas: Camada Física, Camada de Enlace, Camada de Rede, Camada de Transporte, Camada de Sessão, Camada de Apresentação e Camada de Aplicação. Cada camada contém vários protocolos e é responsável por funções específicas que visam suportar aplicativos de usuários finais, que acessam a rede através da Camada de Aplicação.
No Modelo OSI uma camada é considerada um provedor de serviços para a camada imediatamente superior e um usuário dos serviços das camadas inferiores.
A arquitetura das redes ATM é baseada no Modelo de Referência de Protocolos da B-ISDN (B-ISDN PRM B-ISDN Protocol Reference Model) [17] que foi desenvolvido pelo ITU-T e documentado na Recomendação I.321 [19]. O Modelo da B-ISDN por sua vez se baseia no Modelo OSI e nas recomendações ISDN. Entretanto, existem algumas diferenças entre o Modelo OSI e o modelo adotado para B-ISDN.
O Modelo da B-ISDN é um modelo tridimensional composto por três planos e três camadas: plano de usuário (User Plane), plano de controle (Control Plane) e plano de gerenciamento (Management Plane); camada física (Physical Layer), camada ATM (ATM Layer) e camada de adaptação ATM (AAL ATM Adaptation Layer).
O plano de usuário provê a transferência de informações do usuário. Ele contém uma camada física, uma camada ATM e várias AALs que suportam diferentes serviços, tal como voz e vídeo. O plano de usuário é responsável por prover transferência, controle de fluxo e recuperação de informações de usuários.
O plano de controle fornece funções de sinalização e de controle necessárias ao estabelecimento, gerenciamento e finalização de conexões virtuais chaveadas. O plano de controle compartilha com o plano de usuário as camadas física e ATM e possui uma AAL específica de sinalização. O plano de controle não é necessário quando se utiliza apenas conexões virtuais permanentes (PVCs).
O plano de gerenciamento habilita o trabalho conjunto dos planos de usuário e de controle e fornece dois tipos de funções: gerenciamento de planos e gerenciamento de camadas. O gerenciamento de planos não possui estrutura em camadas e é responsável pela coordenação de todos os planos. O gerenciamento de camadas é responsável pelo gerenciamento de entidades (vide próximo item) nas camadas e pela execução de serviços de operação, administração e manutenção (OAM Operation, Administration and Maintenance).
Figura
6 Modelo de Referência de Protocolos da B-ISDN
A área sombreada na figura 6 indica as funções necessárias para a implementação de conexões virtuais chaveadas (SVCs).
A fim de melhor compreenderemos a funcionalidade das camadas do Modelo de Referência de Protocolos da B-ISDN, alguns conceitos básicos do Modelo OSI são:
Figura
7 Conceitos básicos do Modelo OSI.
Em um ponto de ingresso na rede, uma PDU da camada N+1 é transferida para a camada N através de uma primitiva, em um ponto de acesso ao serviço (SAP). Desta forma as informações das camadas superiores da rede são encapsuladas, até que na camada física, a PHY-PDU resultante é transferida até o próximo equipamento da rede, e assim sucessivamente, até o ponto de egresso da rede, onde ocorre o processo contrário. Cada camada retira a PCI inserida junto à SDU da camada superior, até que a informação original seja entregue ao usuário de destino.
A camada física é responsável pela transmissão das células entre dois equipamentos ATM através de um enlace físico específico. De acordo com a Recomendação I.321 [19], a camada física se divide em duas subcamadas:
A subcamada dependente do meio físico, como o próprio nome já diz, é dependente do meio físico utilizado. Esta subcamada é responsável pela transmissão e recepção sincronizada do fluxo contínuo de bits.
A subcamada dependente do meio físico preocupa-se com as seguintes funções e especificações:
A subcamada de convergência se situa acima da subcamada dependente do meio físico e abaixo da camada ATM. Esta subcamada encapsula o fluxo de células proveniente da camada ATM em frames de transmissão e envia para a subcamada dependente do meio físico.
De acordo com a Recomendação I.321 [19], a subcamada de convergência de transmissão é responsável pelas seguintes funções:
O ATM pode usar qualquer meio físico capaz de carregar suas células. Alguns dos padrões de interfaces existentes e outros que estão sendo definidos são mostrados na Tabela 1.
Descrição Taxa (Mbps) Especificação
ATM 25.6 Mb sobre UTP-3 25.6 ATM Forum
51.84 Mb SONET STS-1 sobre UTP-3 51.84 ATM Forum
TAXI 100 Mb sobre MMF 100 ATM Forum
155 Mb FibreChannel sobre MMF 155.52 ATM Forum
155 Mb SONET STS-3c sobre SMF /MMF 155.52 ITU-T I.432
155 Mb SONET STS-3c sobre UTP-3 155.52 ATM Forum
155 Mb SONET STS-3c sobre UTP-5 155.52 ATM Forum
DS-1 1.544 ITU-T G.804
DS-3 44.736 ITU-T G.703
E1 2.048 ATM Forum
E3 34.368 ATM Forum
E4 139.264 ATM Forum
622 Mb SONET STS-12c 622.08 ATM Forum
Tabela 1 Interfaces ATM da Camada Física
A camada acima da camada física na arquitetura das redes ATM é chamada de camada ATM. A camada ATM é independente da camada física e da camada de adaptação, e é responsável por um grande número de funções envolvendo o cabeçalho das células, com exceção do campo HEC que é manejado pela camada física.
Os cabeçalhos das células são gerados e extraídos pela camada ATM. Na estação final de ingresso na rede, a camada ATM insere os campos de cabeçalho, incluindo os identificadores virtuais VPI e VCI, em cada AAL-PDU proveniente da AAL. Na estação de egresso, o cabeçalho das células ATM é removido e as ATM-SDUs são passadas para a AAL.
Outras funções executadas pela camada ATM são a multiplexação e a demultiplexação de células. Em uma estação de ingresso na rede ATM, as células provenientes de vários caminhos virtuais e conexões virtuais são combinadas em um fluxo descontínuo que é passado para a camada física para a transmissão. A função de multiplexação permite que a integração do fluxo de células de várias conexões seja multiplexada sobre um único enlace físico. Na estação de egresso, o fluxo de células é demultiplexado em caminhos virtuais ou conexões virtuais específicas, baseado no conteúdo dos campos VPI e VCI do cabeçalho das células.
A camada ATM também executa a translação de VPI e VCI. Esta função é tipicamente executada em chaveadores ou em cross-connects. Os campos de VPI e VCI são transladados conforme explicado no item 2.4 - Roteamento de Células.
A camada ATM também deve ter a habilidade para discriminar células tendo como base as informações contidas no cabeçalho. Tal habilidade é necessária porque algumas funções e estados da rede devem ser acionados através da interpretação de um ou mais campos do cabeçalho das células ATM. Por exemplo, o campo PT habilita a camada ATM a discriminar entre células que contém informações de usuário e células que contém outras informações. Outro exemplo é a utilização dos campos VPI e VCI para carregar informações de controle e OAM.
Outra função muito importante desempenhada pela camada ATM é o gerenciamento de tráfego. O objetivo desta função é suportar a QoS de cada conexão da rede durante o seu tempo de duração e proteger os usuários finais e a rede de congestionamento.
A camada de adaptação ATM auxilia a camada ATM no suporte às camadas superiores da rede. A AAL executa funções solicitadas pelos planos de usuário, controle e gerenciamento, e funciona como uma camada de ligação entre os serviços oferecidos pela camada ATM e os serviços solicitados pelas camadas superiores da rede. Portanto, a AAL atua na adaptação do fluxo de informações das camadas superiores para a camada ATM e vice-versa.
A fim de atender diferentes tipos de serviço, a AAL suporta múltiplos protocolos. A Recomendação I.362 do ITU-T [21] classifica os serviços a serem atendidos pela AAL e define protocolos específicos para atender cada uma destas classes de serviço.
A Tabela 2 [5] mostra a classificação de serviços para a AAL e os protocolos
designados para atender cada classe de serviço.
Tabela
2 Classificação de Serviços para a AAL
A classificação dos serviços da AAL foi feita com o objetivo de minimizar o número de protocolos necessários. Para isto, os seguintes parâmetros foram utilizados:
A camada de adaptação ATM é dividida em duas subcamadas: Subcamada de Convergência (CS Convergence Sublayer) e Subcamada de Segmentação e Remontagem (SAR Segmentation and Reassembly Sublayer). Segundo a Recomendação I.362, estas subcamadas podem ser dividas novamente. Este é o caso nos protocolos AAL ¾ e AAL 5.
Nestes protocolos a Subcamada de Convergência é dividida em Subcamada de Convergência de Serviços Específicos (SSCS Service Specific Convergence Sublayer) e Subcamada de Convergência de Serviços Comuns (CPCS Common Part Convergence Sublayer). A SSCS foi projetada para suportar aspectos específicos de um aplicativo e a CPCS para suportar funções genéricas comuns a mais de um tipo de aplicativo.
A Subcamada de Convergência é dependente do tipo de serviço e executa funções tais como: manipulação da variação de atraso de células (CDV Cell Delay Variation), recuperação de freqüência e correção de erros. Embora cada protocolo AAL tenha suas próprias funções, no geral, a Subcamada de Convergência descreve os serviços e funções necessárias para a conversão entre protocolos ATM e não ATM.
A Subcamada de Segmentação e Remontagem é responsável pela fragmentação de frames de informação em células ATM na fonte, e pela remontagem dessas células em frames no destino. A SAR acrescenta bits necessários em cabeçalhos e trailers de dados e encaminha os dados em PDUs de 48 bytes para a camada ATM. Cada protocolo AAL possui seu próprio formato de SAR. No destino, cada campo de informação de célula é extraído e convertido para o PDU apropriado.
Algumas das características e funções comuns a todas AALs são as seguintes:
A AAL 1 suporta o tráfego da classe A. Como já vimos, o tráfego da classe A possui taxa de bits constante. Voz e vídeo em tempo real pertencem a esta classe. O termo constante implica que a taxa de bits deve ser invariável e sincronizada entre fonte e destino.
Os serviços providos pela AAL 1 são [22]:
Figura 8 Funcionamento da AAL1
A AAL 2 suporta o tráfego da classe B. Áudio e vídeo de taxa variável pertencem a esta classe. A AAL 2 ainda está em estudo pelos órgãos padronizadores. Pouca coisa foi definida pelo ITU-T para este tipo de AAL.
Figura 9 Funcionamento da AAL2
A AAL 3/4 suporta o tráfego das classes C ou D. Originalmente, o ITU-T definiu um protocolo AAL 3 para o suporte de tráfego orientado a conexão e um protocolo AAL 4 para o suporte de tráfego não orientado a conexão. Mas, devido a semelhança entre os serviços prestados por estas AALs, o ITU-T acabou juntando-as na AAL ¾.
O tráfego suportado pela AAL ¾ é caraterizado por:
A AAL ¾ também suporta transmissão assegurada e não assegurada. No caso da transmissão assegurada é feita a retransmissão de dados quando erros forem detectados. Já para a transmissão não assegurada, todos os dados, inclusive aqueles onde foram detectados erros, são entregues à AAL de destino, que notifica ao usuário final a presença de erros.
Figura 10 Funcionamento da AAL3/4
A AAL 5 suporta os mesmas classes de serviço da AAL ¾, ou seja as classes C e D.
Assim como a AAL ¾, a AAL 5 também suporta dois modos de serviço, bem como transmissão assegurada e não assegurada.
Originalmente chamada de Camada de Adaptação Eficiente Simples (SEAL Simple Eficient Adaptation Layer), a AAL 5 foi projetada para serviços que não requerem um processamento extensivo na AAL, como por exemplo o tráfego de dados IP (Internet Protocol) [23]. Assim, a AAL 5 executa um processamento mínimo no nível da camada de adaptação.
Atualmente, a AAL 5 vem sendo a camada de adaptação mais implementada. Algumas das razões que levaram a tal popularidade são [5]:
Figura 11 Funcionamento da AAL5
A AAL de sinalização fornece um meio estruturado e confiável para o transporte de tráfego de sinalização entre dois usuários finais ATM. Como integrante do plano de controle, a Signaling ATM Adaptation Layer SAAL atua como interface entre as funções de controle das camadas superiores e as funções de sinalização ATM.
A SAAL usa os serviços providos pelas subcamadas SAR e CPCS da AAL 5. A
SAAL possui ainda a subcamada SSCS, que contém duas funções:
A rede ATM precisa realizar um conjunto de ações para garantir uma operação apropriada. Estas ações são chamadas de funções de Operação, Administração e Manutenção (OAM - Operation, Administration and Maintenance).
A Recomendação I.610 do ITU-T [24] descreve os princípios e funções de OAM executadas pelo gerenciamento de camadas da B-ISDN. Segundo a I.610, as funções de OAM são executadas em cinco níveis hierárquicos, relativos à camada física e à camada ATM. Tais funções resultam nos fluxos de informações bidirecionais, referidos como fluxos de OAM. Cada fluxo corresponde a um nível de OAM. Estes fluxos são implementados por células ATM especiais que fluem periodicamente na rede ATM entre seus vários equipamentos.
Os níveis hierárquicos de OAM são os seguintes [24]:
O controle de tráfego em uma rede ATM está fundamentalmente relacionado com a habilidade da rede prover qualidade de serviço (QoS - Quality of Service) diferenciada para cada aplicativo. Uma regra primária para o gerenciamento de tráfego é proteger a rede e os sistemas finais de congestionamento, permitindo o alcance de seus objetivos de performance.
Uma regra adicional é promover o uso eficiente dos recursos da rede.
A especificação de Gerenciamento de Tráfego 4.0 (TM 4.0 Traffic Management 4.0)[25] do ATM Forum define uma série de procedimentos e parâmetros relacionados com o gerenciamento de tráfego e QoS em redes ATM. Cinco categorias de serviço são definidas.
Para cada categoria é estabelecido um conjunto de parâmetros que permite descrever o tráfego apresentado à rede e a qualidade de serviço esperada da rede. Esta especificação estende alguns tópicos apresentados nas Recomendações I.371 [26] e I.356 [27] do ITU-T.
3.6.1. Controle de Tráfego e Controle de Congestionamento
Congestionamento pode ser definido como uma condição que ocorre na camada ATM dos equipamentos da rede, tal que a rede não consegue atender a objetivos de performance previamente negociados. Em contrapartida, controle de tráfego pode ser definido como um conjunto de ações tomadas pela rede para evitar o congestionamento.
3.6.2. Qualidade de Serviço na Camada ATM
A Qualidade de Serviço da camada ATM é determinada a partir de um conjunto de parâmetros que caracterizam a performance de uma conexão no nível da camada ATM. Estes parâmetros, conhecidos com parâmetros de QoS, quantificam a performance de extremo a extremo na camada ATM. Alguns destes parâmetros podem ser negociados entre os sistemas finais ATM e a rede.
Os seguintes parâmetros de QoS podem ser negociados na UNI [25]:
Como já vimos anteriormente, um usuário final ATM requisita uma conexão através de protocolos de sinalização (SVC) ou através de assinatura (PVC). Junto com esta requisição de conexão, é inserido um descritor de tráfego e alguns parâmetros de QoS, a fim de caracterizar a quantidade e a qualidade do tráfego que será transmitido em uma determinada conexão. A rede ATM usa estas informações para estabelecer tal conexão e policiar o tráfego que será transmitido pela rede. Este acordo entre os usuários finais ATM e a rede é chamado de contrato de tráfego.
Os parâmetros de tráfego descrevem as características de tráfego de uma fonte e podem ser qualitativos ou quantitativos.
A especificação TM 4.0 define os seguintes parâmetros de tráfego:
As categorias de serviço fornecidas pela camada ATM relacionam as características de tráfego e os requerimentos de QoS, com o comportamento da rede. Em geral, funções tal como roteamento, controle de admissão de conexões (CAC - Connection Admission Control) e alocação de recursos são estruturadas de forma diferenciada para cada categoria de serviço.
A arquitetura de serviços especificada pelo ATM Forum consiste das seguintes categorias de serviços [25]:
Os mecanismos de negociação de QoS entre os sistemas finais e a rede são definidos nas especificações do ATM Forum: UNI 4.0 UNI Signaling 4.0 [28] e PNNI 1.0 Private Network-to-Network Interface [29]. Basicamente a negociação da QoS para uma conexão é feita utilizando-se os protocolos de sinalização da interface usuário-rede (UNI) e protocolos de sinalização da interface rede-rede (NNI - Network-Network Interface).
3.6.8. Medição dos Parâmetros de QoS
Uma das maneiras possíveis de medição dos parâmetros de QoS é baseada nos fluxos OAM de monitoramento de performance que são inseridos junto ao fluxo de células do usuário, conforme já abordamos anteriormente. Maiores detalhes de como são medidos os parâmetros de QoS podem ser encontrados na especificação TM 4.0 [25] e na Recomendação I.356 do ITU-T [27].
3.6.9. Funções e Procedimentos para Gerenciamento de Tráfego
As funções e procedimentos de gerenciamento de tráfego preocupam-se em reagir a situação de congestionamento na rede. O seguinte conjunto de funções de controle de tráfego e congestionamento é especificado na TM 4.0 [25]:
Sinalização é a técnica usada pelos usuários finais ATM e pela rede para estabelecer, manter e terminar conexões chaveadas (SVCs).
Os protocolos de sinalização ATM variam de acordo com o tipo de enlace empregado.
A sinalização UNI é utilizada entre um usuário final ATM e um chaveador, na interface UNI, este padrão de sinalização será abordado mais a fundo no cap. 5.
A sinalização NNI é utilizada em enlaces NNI, ou seja entre chaveadores.
A sinalização UNI é descrita na especificação de sinalização UNI 4.0 [28] do ATM Forum. As requisições de conexão UNI são carregadas através da rede com VPI = 0 e VCI = 5.
Basicamente, a sinalização ATM funciona da seguinte forma: uma requisição de conexão de uma estação fonte é propagada através da rede, estabelecendo conexões, até alcançar a estação de destino. O roteamento das requisições de conexão, e portanto qualquer fluxo subsequente de dados, é realizado por um protocolo de roteamento. Tal protocolo encaminha a requisição de conexão baseado no endereço de destino, nos parâmetros de tráfego e de QoS requisitados pelo estação fonte através do contrato de tráfego. A estação de destino pode escolher aceitar ou rejeitar a conexão.
Esta parte de sinalização será abordada com mais detalhes nos próximos capítulos
Como vimos anteriormente, a utilização de conexões SVCs implica no uso de protocolos de sinalização. Para encaminhar as requisições de conexão destes protocolos entre chaveadores ATM, um protocolo de roteamento NNI é necessário.
O ATM Forum especificou um protocolo de roteamento para redes ATM privadas. Trata-se do protocolo P-NNI Private Network-to-Network Interface [35], que é mostrada com mais detalhes no próximo capítulo.
4. Suporte a topologia de rede e seleção de rotas usando PNNI
PNNI especifica dois aspectos para a interface de rede: Aspecto de roteamento e aspecto de sinalização. O protocolo de roteamento PNNI distribui a topologia da rede e informações de rotas para nós participantes da rede. Como o ATM é orientado a conexão, conexões devem ser estabelecidas através da rede antes que qualquer mensagem de usuário possa ser enviada sobre a conexão. Este estabelecimento de conexões requer informações relacionadas a estas conexões, para que seja confiável ao longo dos nós envolvidos no suporte ãs rotas de conexão. Isto é feito usando o protocolo de sinalização PNNI. O protocolo de sinalização PNNI é baseado na norma Q.2931 do ITU-T e protocolos UNI do ATM Forum.
Um dos pontos chave da arquitetura PNNI é sua capacidade de
crescer até redes muito grandes sem perder performance. Isto é
feito por uma divisão lógica da rede em vários níveis,
inerconectando peer groups, como mostrado na figura 12. A hierarquia
PNNI pode suportar multiplos níveis de grupos,como mostra a fig.
13, podendo ser escalada potencialmente até milões de nós.
Os vários níveis de peer groups junto com o modelo
de hierarquia, proporciona escalabilidade e melhor performance em comparação
com uma grande rede plana.
Figura 12 Interligação
de peer groups
Figura 13 Interligação
de peer groups com diferentes níveis
Na verdade o benefício da escalabiliade vem indiretamente
com uso da sumarização de endereços e da agregação
da topologia. Os vários componentes do PNNI proporcionam esta sumarização
de endereços e agregação da topologia, efetivamente
condensando a topologia da rede e a informação de endereços
para alcaçar escalabilidade.
Na arquitetura PNNI, o modelo de hierarquia é baseado na responsabilidade. Para o PNNI a identificação para os níveis de hierarquia é o endereço ATM, são usados endereços ATM baseados em prefixos.
Outro ponto chave do PNNI é o suporte a propagação eficiente e flexível da topologia e atualizações.
O último ponto chave é o suporte do estabelecimento de conexões e procedimentos para controle de chamada para chamadas ponto-a-ponto e ponto-a-multiponto (PMP). A propagação do estabelecimento de conexões requer suporte a parâmetros de conexão e rotas alternativas para conexão durante falhas, o protocolo de sinalização PNNI prove isto.
Comutadores ATM, Nós e sistemas terminais (end systems) são identificados por seus endereços ATM. O ATM Forum recomenda o uso do sistema de endereçamento sejam baseados na estrutura NSAP do OSI, o sistema de endereçamento ATM é mais aprofundado no Capítulo 5.2.
O prefixo para o PNNI são os primeiros n bits do endereço ATM de um sistema. Prefixos podem conter até 19 octetos (152 bits) sem o octeto SEL (último octeto). Como os prefixos são parte do endereço ATM, estes dão informações sobre alcançabilidade para endereços ATM (Nós ATM). Quanto maior o prefixo, mais específica é a seleção.
4.3.2. Rede física e visão lógica PNNI
A conexão de Nós da rede pode formar um grupo, estes Nós PNNI que são o nível mais baixo da hierarquia PNNI podem ser vistos como Nós físicos.
Nos pontos de hierarquias mais altas, os Nós que são selecionados e participam de acordo com o protocolo de roteamento PNNI podem ser vistos como Nós lógicos participando de peer groups de nível hierarquico mais alto. Os Nós e links nesses peer groups de nível mais alto são chamados de logical nodes e logical links. O Nó responsável pela comunicação com o próximo nível na hierarquia é chamado de peer group leader, este é escolhido através de um algoritmo de eleição, onde todos os Nós do grupo participam, e o Nó com a maior prioridade torna-se peer group leader.
4.4. Aspectos operacionais do PNNI
Entre as funções operacionais mais importantes do PNNI estão o protocolo de descobrimento da vizinhança, de distribuição da topologia e sincronização da base de dados sobre a topologia.
Para o PNNI descobrir os seus vizinhos é utilizado o protocolo HELLO, este protocolo é utilizado também para verificar a integridade do link. HELLOs são enviados periodicamente, e também quando alguma mudança ocorre na rede.
4.5. Conclusões a respeito do PNNI
O PNNI vem se mostrando muito eficiente e por consequencia a maioria dos fabricantes tem implementado este protocolo. A facilidade de configuração de um equipamento com PNNI é outro fator importante deste protocolo.
Este tema é bastante extenso e é bem explorado em: John A. Chiong, "Internetworking ATM for the Internet and Enterprise Networks", McGraw-Hill, 1997
A sinalização UNI é utilizada entre usuários ou pontos terminais conectados em redes ATM privadas ou públicas.
O ATM usa um canal separado para a sinallização, assim um terminal ATM pode requisitar o estabelecimento de conexão com outro terminal ATM, se este pedido for aceito com sucesso, então o sistema retorna o identificador de conexão para o terminal que originou o pedido.
Uma interface ATM pode suportar várias conexões lógicas baseadas nos identificadores de conexões (VPI/VCI), cada conexão possui também um indicador de descrição de tráfego e dos requisitos de QoS.
O procedimento de sinalização é baseado em pedidos e respostas para o estabelecimento de conexões. Em geral, o protocolo lida com estados como :Call Initiated, Call Proceeding, Call Delivered, Connected e Released.
Outro aspecto da sinalização é o endereço ATM do destino. O endereço identifica pontos terminais, o endereçamento ATM também pode ser usado com informações de hierarquia e topologia para seleção de rotas, o endereçamento ATM é descrito na próxima seção.
O padrão do ITU-T é baseado no uso do endereçamento E.164 (similar ao sistema telefônico) para redes ATM públicas (BISDN). O ATM Forum estendeu o endereçamento ATM para incluir redes privadas. Foi decidido pelo uso de sub-redes, no qual a camada ATM é responsável por mapear endereços da camada de rede para endereços ATM. Este modelo de su-redes é uma alternativa para o uso do protocolo de endereçamento da camada de rede (como o IP ou IPX) e protocolos de roteamento existentes (como IGRP e RIP). O ATM Forum definiu o formato de endereço baseado na estrutura OSI de endereçamento - ponto de acesso a serviços de rede - NSAP (Network Service Scces Point).
Modelo de endereçamento de sub-redes
Seguindo este modelo é necessário um esquema de endereçamento e roteamento totalmente novo. Cada equipamento ATM deve possuir um endereço ATM, em adição a qualquer endereçamento de protocolos de mais alto nível. Isto requer um protocolo de resolução de endereços ATM (ATM ARP) para mapear os endereços de níveis mais altos para endereços ATM.
Formato NSAP de endereços ATM
Os 20 Bytes do formato NSAP de endereçamento ATM são usados para redes ATM privadas, enquanto redes públicas geralmente usam o formato E.164, definido pelo ITU-T. O ATM Forum especificou uma codificação NSAP para endereços E.164, que é usada para codificar endereços E.164 através de redes privadas, porém estes endereços também podem ser usados por algumas redes privadas.
Todos os endereços ATM do formato NSAP consistem de três componentes:
Identificador de formato e autoridade (AFI Authority and Format Identifier)
Identificador inicial de domínio (IDI - Initial Domain Identifier)
Parte específica do domínio (DSP - Domain Specific Part)
O AFI identifica o tipo e o formato do IDI, o qual, em troca, identifica a alocação de endereço e autoridade administrativa. O DSP contém a informação atual de roteamento.
Três formatos de endereçamento ATM para redes privadas diferem pela natureza do AFI e IDI.
No formato NSAP codificado E.164, o IDI é uma número E.164.
No formato DCC, o IDI é um código de dados do país (DCC - Data Country Code), o qual identifica exclusivamente cada país, como especificado na norma ISO 3166. Este endereço são administrados pelo ISO National Member Body em cada país.
No formato ICD, o IDI é um código de designação internacional (ICD - International Code Designator), o qual é alocado pela autoridade de registro ISO 6523. O ICD identifica organizações internacionais particulares.
O ATM Forum recomenda que organizações
ou provedores de serviços de redes privadas utilizem o formato DCC
ou IDC para formarem seu próprio plano de numeração.
Figura
14 - Ilustra os três formatos de endereços ATM para redes
privadas
AFI Identifica o tipo e o formato dos endereços (DCC AFI=39, ICD AFI=47, E.164 AFI=45 e formato local AFI=49).
DCC Identifica cada País.
High-Order Domain Specific Part (HO-DSP) Combina domínio de roteamento (RD) e o identificador de área (AREA) dos endereços NSAP.
O ATM Forum combinou estes campos para suportar um sistema de endereçamento flexível, com vários níveis de hierarquia para protocolos de roteamento baseados prefixos
End System Identifier (ESI) - Especifica os endereços MAC de 48 bits, administrados pelo IEEE
Selector (SEL) Usado para multipexação em estações terminais e não tem significado na rede.
ICD - Identifica Organizações Internacionais Particulares.
E.164 - Indica os endereços BISDN E.164.
5.3 Mensagens e procedimentos para controle de conexão
Mensagens para controle de conexão são divididas em duas categorias: Mensagens de controle Ponto-a-Ponto e Ponto-a-Multiponto (PMP).
Na recomendação do ATM Forum UNI4.0, as mensagens de conexão são baseadas nas normas Q.2931 e Q.2961 do ITU-T para conexões Ponto-a-Ponto, e são baseadas na norma Q.2971 para conexões PMP.
Todas as mensagens de controle tem duas partes; a primeira parte contém elementos de informação presentes em todas as mensagen, e a segunda parte contém elementos de informação relacionados com o tipo da mensagem.
Mais informações sobre UNI podem ser encontradas em: John A. Chiong, "Internetworking ATM for the Internet and Enterprise Networks", McGraw-Hill, 1997
6. Formas de Trasportar IP sobre ATM
A Emulação de LAN (Lan Emulation) é uma especificação do ATM Forum que define como aplicações existentes, como por exemplo, aplicações para redes locais baseadas em IP, podem operar sem alterações sobre redes ATM. Este também especifica como é feita a comunicação entre uma rede ATM e redes Ethernet, FDDI, e Token Ring. LANE é um serviço lógico ATM para a interconexão de redes.
O restante deste capítulo foi retirado do seguinte documento publicado pela Cisco:
http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/atm.htm
Figure
20-11: ATM networks can emulate a physical LAN.
The LANE protocol defines a service interface for higher-layer (that is, network layer) protocols that is identical to that of existing LANs. Data sent across the ATM network is encapsulated in the appropriate LAN MAC packet format. Simply put, the LANE protocols make an ATM network look and behave like an Ethernet or Token Ring LAN---albeit one operating much faster than an actual Ethernet or Token Ring LAN network.
It is important to note that LANE does not attempt to emulate the actual MAC protocol of the specific LAN concerned (that is, CSMA/CD for Ethernet or token passing for IEEE 802.5). LANE requires no modifications to higher-layer protocols to enable their operation over an ATM network. Because the LANE service presents the same service interface of existing MAC protocols to network-layer drivers (such as an NDIS- or ODI-like driver interface), no changes are required in those drivers.
The LANE Protocol Architecture
The basic function of the LANE protocol is to resolve MAC addresses to ATM addresses. The goal is to resolve such address mappings so that LANE end systems can set up direct connections between themselves and then forward data. The LANE protocol is deployed in two types of ATM-attached equipment: ATM network interface cards (NICs) and internetworking and LAN switching equipment.
ATM NICs implement the LANE protocol and interface to the ATM network but present the current LAN service interface to the higher-level protocol drivers within the attached end system. The network-layer protocols on the end system continue to communicate as if they were on a known LAN by using known procedures. However, they are able to use the vastly greater bandwidth of ATM networks.
The second class of network gear to implement LANE consists of ATM-attached LAN switches and routers. These devices, together with directly attached ATM hosts equipped with ATM NICs, are used to provide a virtual LAN (VLAN) service in which ports on the LAN switches are assigned to particular VLANs independently of physical location. Figure 20-12 shows the LANE protocol architecture implemented in ATM network devices.:
Figure
20-12: LANE protocol architecture can be implemented in ATM network devices.
Note The LANE protocol does not directly affect ATM switches. LANE, as with most of the other ATM internetworking protocols, builds on the overlay model. As such, the LANE protocols operate transparently over and through ATM switches, using only standard ATM signaling procedures.
LANE Components
The LANE protocol defines the operation of a single ELAN or VLAN. Although multiple ELANs can simultaneously exist on a single ATM network, an ELAN emulates either an Ethernet or a Token Ring and consists of the following components:
LAN emulation client (LEC)---The LEC is an entity in an end system that performs data forwarding, address resolution, and registration of MAC addresses with the LAN emulation server (LES). The LEC also provides a standard LAN interface to higher-level protocols on legacy LANs. An ATM end system that connects to multiple ELANs has one LEC per ELAN.
LES---The LES provides a central control point for LECs to forward registration and control information. (Only one LES exists per ELAN.)
Broadcast and unknown server (BUS)---The BUS is a multicast server that is used to flood unknown destination address traffic and to forward multicast and broadcast traffic to clients within a particular ELAN. Each LEC is associated with only one BUS per ELAN.
LAN emulation configuration server (LECS)---The LECS maintains a database of LECs and the ELANs to which they belong. This server accepts queries from LECs and responds with the appropriate ELAN identifier, namely the ATM address of the LES that serves the appropriate ELAN. One LECS per administrative domain serves all ELANs within that domain.
Figure
20-13 illustrates the components of an ELAN.:
Figure 20-13: An ELAN consists of clients, servers, and various intermediate nodes.
LAN Emulation Connection Types
The Phase 1 LANE entities communicate with each other by using a series of ATM VCCs. LECs maintain separate connections for data transmission and control traffic. The LANE data connections are data-direct VCC, multicast send VCC, and multicast forward VCC.
Data-direct VCC is a bidirectional point-to-point VCC set up between two LECs that want to exchange data. Two LECs typically use the same data-direct VCC to carry all packets between them rather than opening a new VCC for each MAC address pair. This technique conserves connection resources and connection setup latency.
Multicast send VCC is a bidirectional point-to-point VCC set up by the LEC to the BUS.
Multicast forward VCC is a unidirectional VCC set up to the LEC from the BUS. It typically is a point-to-multipoint connection, with each LEC as a leaf.
Figure
20-14 shows the LANE data connections.
Figure 20-14: LANE data connections use a series of VCLs to link a LAN switch and ATM hosts.
Control connections include configuration-direct VCC, control-direct VCC, and control-distribute VCC. Configuration-direct VCC is a bidirectional point-to-point VCC set up by the LEC to the LECS.
Control-direct VCC is a bidirectional VCC set up by the LEC to the LES. Control-distribute VCC is a unidirectional VCC set up from the LES back to the LEC (this is typically a point-to-multipoint connection).
Figure 20-15 illustrates LANE control connections.
Figure 20-15: LANE control connections link the LES, LECS, LAN switch, and ATM host.
LANE Operation
The operation of a LANE system and components is best understood by examining these stages of LEC operation: intialization and configuration, ; joining and registering with the LES, ; finding and joining the
BUS, ; and data transfer.
Initialization and Configuration
Upon initialization, an LEC finds the LECs to obtain required configuration information. It begins this process when the LEC obtains its own ATM address, which typically occurs through address registration.
The LEC must then determine the location of the LECS. To do this, the LEC first must locate the LECS by one of the following methods: by using a defined ILMI procedure to determine the LECS address, by using a well-known LECS address, or by using a well-known permanent connection to the LECS (VPI = 0, VCI = 17).
When the LECS is found, the LEC sets up a configuration-direct VCC to the LECS and sends a LE_CONFIGURE_REQUEST. If a matching entry is found, the LECS returns a LE_CONFIGURE_RESPONSE to the LEC with the configuration information it requires to connect to its target ELAN, including the following: ATM address of the LES, type of LAN being emulated, maximum packet size on the ELAN, and ELAN name (a text string for display purposes).
Joining and Registering with the LES
When an LEC joins the LES and registers its own ATM and MAC addresses, it does so by following three steps:.
1. After the LEC obtains the LES address, the LEC optionally clears the connection to the LECS, sets up the control-direct VCC to the LES, and sends an LE_JOIN_REQUEST on that VCC. This allows the LEC to register its own MAC and ATM addresses with the LES and (optionally) any other MAC addresses for which it is proxying. This information is maintained so that no two LECs will register the same MAC or ATM address.
2. After receipt of the LE_JOIN_REQUEST, the LES checks with the LECS via its open connection, verifies the request, and confirms the client's membership.
3. Upon successful verification, the LES adds the LEC as a leaf of its point-to-multipoint control-distribute VCC and issues the LEC a successful LE_JOIN_RESPONSE that contains a unique LAN Emulation Client ID (LECID). The LECID is used by the LEC to filter its own broadcasts from the BUS.
Finding and Joining the BUS
After the LEC has successfully joined the LECS, its first task is to find the BUS/s ATM address to join the broadcast group and become a member of the emulated LAN.
First, the LEC creates an LE_ARP_REQUEST packet with the MAC address 0xFFFFFFFF. Then the LEC sends this special LE_ARP packet on the control-direct VCC to the LES. The LES recognizes that the LEC is looking for the BUS and responds with the BUS's ATM address on the control- distribute VCC.
When the LEC has the BUS's ATM address, it joins the BUS by first creating a signaling packet with the BUS's ATM address and setting up a multicast-send VCC with the BUS. Upon receipt of the signaling request, the BUS adds the LEC as a leaf on its point-to-multipoint multicast forward VCC. The LEC is now a member of the ELAN and is ready for data transfer.
Data Transfer
The final state, data transfer, involves resolving the ATM address of the destination LEC and actual data transfer, which might include the flush procedure.
When a LEC has a data packet to send to an unknown-destination MAC address, it must discover the ATM address of the destination LEC through which the particular address can be reached. To accomplish this, the LEC first sends the data frame to the BUS (via the multicast send VCC) for distribution to all LECs on the ELAN via the multicast forward VCC. This is done because resolving the ATM address might
take some time, and many network protocols are intolerant of delays.
The LEC then sends a LAN Emulation Address Resolution Protocol Request (LE_ARP_Request) control frame to the LES via a control-direct VCC.
If the LES knows the answer, it responds with the ATM address of the LEC that owns the MAC address in question. If the LES does not know the answer, it floods the LE_ARP_REQUEST to some or all LECs (under rules that parallel the BUS's flooding of the actual data frame, but over control-direct and control-distribute VCCs instead of the multicast send or multicast forward VCCs used by the BUS). If bridge/switching devices with LEC software participating in the ELAN exist, they translate and forward the ARP on their LAN interfaces.
In the case of actual data transfer, if an LE_ARP is received, the LEC sets up a data-direct VCC to the destination node and uses this for data transfer rather than the BUS path. Before it can do this, however, the LEC might need to use the LANE flush procedure, which ensures that all packets previously sent to the BUS were delivered to the destination prior to the use of the data-direct VCC. In the flush procedure, a control cell is sent down the first transmission path following the last packet. The LEC then waits until the destination acknowledges receipt of the flush packet before using the second path to send packets.
O IP clássico sobre ATM, que foi desenvolvido pelo IETF, é um método para transportar o tráfego de redes LAN/Intranets sobre ATM.
As especificações do IETF estão documentadas nas seguintes RFCs:
RFC1483, Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Layer 5
RFC1577, Cassical IP and ARP over ATM
RFC1755, ATM Signaling Support for IP over ATM
RFC2022, Multicast Address Resolution (MARS) protocol
Estas RFCs tratam um conexão ATM como um "cabo" vitual requerendo significado único para a resolução de endereços e suporte a broadcast. A funcionalidade de resolução de endereços é proporcionada com a ajuda de servidores ARP e upgrades de software em roteadores.
Uma das limitações deste sistema é que ele não usa as vantagens da Qualidade de Serviço (QoS) que o ATM oferece. Este método tem outra limitação, que é oferecer suporte apenas para IP, já que o servidor de resolução de endereços (ARP Server) conhece apenas IP.
Este método não reduz o uso dos roteadores, normalmente vistos como gargalos da rede. Entretanto, a simplicidade deste modelo reduz montantante de tráfego de broadcast e interações com vários servidores. Uma vez que o endereço tem sido resolvido, há o potencial para que a transmissão de dados subsequente possam usar esta informação.
Para mais detalhes sobre Classical IP over ATM considerar o livro: Amoss / Minoli, "IP Applications with ATM", McGraw-Hill, 1998.
6.3. Multiprotocol Support over ATM (MPOA)
Transportar dados de vários protocolos sobre ATM não é o mesmo que MPOA. O método de transporte encapsula os dados e os transmite sobre conexões ATM, a conexão ATM é usada apenas como um caminho para o transporte, sem considerar a topologia e a configuração de rede ATM. Por outro lado, o MPOA leva em consideração a topologia e a configuração para efetivamente suportar os protocolos da camada de rede e de enlace.
As principais características do MPOA são:
O ponto chave do MPOA é prover as melhores rotas para sistemas terminais conectados sobre redes ATM.
Para mais detalhes sobre MPOA considerar o livro: John A. Chiong, "Internetworking ATM for the Internet and Enterprise Networks", McGraw-Hill, 1997.
As redes ATM estão sendo cada vez mais utilizadas tanto como infraestrutura para suporte a IP como em redes privadas e também em redes públicas. A Embratel, por exemplo, está disponibilizando o serviço ATM NET, neste sistema o usuário terá várias categorias de serviço dependendo da sua necessidade.
Existem grupos de trabalho desenvolvendo interfaces ATM para o usuário final ATM em casa com o interesse de levar banda larga para estes usuários.
As redes ATM já são redes maduras com um bom nível de compatibilidade entre diferentes fabricantes, vindo a ser uma rede para ligar redes.
Antônio Marcos Alberti, "Tecnologia ATM", Monografia (Unicamp), 1998. - http://www.mc21.fee.unicamp.br/alberti/mono_ie310.pdf
John A. Chiong, "Internetworking ATM for the Internet and Enterprise Networks", McGraw-Hill, 1997.
Amoss / Minoli, "IP Applications with ATM", McGraw-Hill, 1998.
http://www.scan-technologies.com/tutorials/ATM Tutorial.htm
http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/atm.htm
8.1. Bibliografia referenciada na monografia "Tecnologia ATM"
[1] William Stallings, "ISDN and broadband ISDN with frame relay and ATM", Third Edition, Prentice-Hall, 1995.
[2] ITU-T Recommendation I.113, "Vocabulary of Terms for Broadband Aspects of ISDN", Geneva, 1991.
[3] ITU-T Recommendation I.121, "Broadband Aspects of ISDN", Geneva, 1991.
[4] ITU-T Recommendation I.211, "B-ISDN Service Aspects", Geneva, 1991.
[5] George C. Sackett, Christopher Metz, "ATM and Multiprotocol Networking", McGraw Hill, January 1997.
[6] Martin De Prycker, "Asynchronous Transfer Mode: Solutions for Broadband ISDN", Prentice Hall, Third Edition, 1995.
[7] Anthony Alles, "The Next-Generation ATM Switch: From Testbeds to Production Networks", White Paper, Cisco Systems, Inc., 1996.
[8] The ATM Forum, "LAN Emulation over ATM", Version 1.0, January 1995.
[9] The ATM Forum, "Multi-Protocol Over ATM Specification", Version 1.0, July 1997.
[11] Brian Dorling , Jaap Burger, Daniel Freedman, Chris Metz, "Internetworking over ATM: An Introduction", Prentice Hall, December 1996.
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[13] Uyless D. Black, "ATM: Foundation for Broadband Networks", Prentice-Hall, 1995.
[14] Luiz Fernando G. Soares, Guido Lemos, Sérgio Colcher, "Redes de Computadores: das LANs, MANs, WANs às redes ATM", Editora Campus, 1995.
[15] Jean-Yves Le Boudec, "The Asynchronous Transfer Mode: a tutorial", Computer Networks and ISDN Systems 24, pp. 279-309, 1992.
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[18] http://www.iso.ch/
[19] ITU-T Recommendation I.321, "B-ISDN Protocol Reference Model and Its
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[20] ITU-T Recommendation I.432, "B-ISDN User-Network Interface Physical Layer Specification", Helsinky, 1993.
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[23] Douglas Comer, "Interneworking with TCP/IP", Third Edition, Prentice-Hall, 1995.
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[39] ITU-T Recommendation I.731, "Types and general characteristics of ATM
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[46] ITU-T Recommendation Q.2761, "Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN) Functional Description of the B-ISDN User Part (B-ISUP) of Signalling System No. 7", 1995.
[47] ITU-T Recommendation Q.2762, "Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN) General functions of messages and signals of the B-ISDN User Part (B-ISUP) of Signalling System No. 7", 1995.
[48] ITU-T Recommendation Q.2763, "Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN) Signalling System No. 7 B-ISDN User Part (B-ISUP) Formats and codes ",1995.
[49] ITU-T Recommendation Q.2764, "Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN) Signalling System No. 7 B-ISDN User Part (B-ISUP) Basic call procedures", 1995.
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