Tutorial Redes ATM
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© Antônio M. Alberti 2004
Tutorial
Redes ATMAntônio Marcos Alberti
[email protected]://antonioalberti.blogspot.com
2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Tópicos Definição Principais Características Aspectos Fundamentais Arquitetura de Protocolos Gerenciamento de Tráfego
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Definição ATM (Asynchronous Transfer Mode ou Modo de
Transferência Assíncrono). Modo de Transferência é o termo usado pelo ITU-T para
descrever a tecnologia que cobre os aspectos de transmissão, multiplexação e comutação.
O Modo de Transferência Assíncrono é uma tecnologia que utiliza pequenos pacotes de tamanho fixo, chamados de células, para transmitir, multiplexar e comutar tráfegos de voz, vídeo, imagens e dados sobre uma mesma rede de alta velocidade.
O ATM é uma tecnologia de comutação de pacotes baseada em circuitos virtuais.
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Principais Características Utiliza pequenos pacotes de tamanho fixo (53 bytes),
chamados de células, para transportar voz, dados e vídeo sobre uma mesma rede de alta velocidade.
A funcionalidade do cabeçalho (5 bytes) das células ATM é mínimo.
O campo de informações das células ATM é relativamente pequeno (48 bytes). Este valor otimiza os fatores conflitantes:
Atraso na rede. Eficiência de transmissão. Complexidade de implementação.
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Principais Características Realiza a adaptação do fluxo de informações para cada
tipo de serviço.
Utiliza conexões virtuais para transportar dados entre uma fonte e um destino, sobre um mesmo enlace físico.
Não realiza nenhum controle de erro e de fluxo no nível de enlace (serviço não orientado a conexão e sem confirmação).
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Principais Características Prove um serviço de transmissão orientado a conexão.
Uma conexão deve ser estabelecida na rede antes que qualquer informação seja transmitida entre duas estações.
Prove suporte à qualidade de serviço. Cada conexão pode ter os seus próprios pré-requisitos de
qualidade de serviço.
O suporte de QoS por conexão habilita as redes ATM a atender qualquer tipo atual de tráfego sobre uma mesma rede.
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Principais Características Possibilita a alocação dinâmica de largura de faixa.
A alocação de largura de faixa é feita sob demanda.
É independente da tecnologia de transporte de células. Em principio qualquer meio físico/tecnologia pode ser
utilizada para transportar células ATM.
É geograficamente escalonável. Pode ser utilizado tanto em redes locais (LANs), como em
redes metropolitanas (MANs) e de longa cobertura (WANs).
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Aspectos Fundamentais Componentes de uma Rede ATM Interfaces Estabelecimento dos Circuitos Virtuais Circuitos Virtuais ATM
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes de uma Rede ATM Uma rede ATM consiste essencialmente de quatro
componentes físicos distintos: Terminais (Hosts) Comutadores (Switches) Dispositivos de Borda (Edge Devices) Enlaces (Links)
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Interfaces As seguintes interfaces foram definidas para o ATM:
UNI – User-to-Network Interface NNI – Network-to-Network Interface DXI – Data Exchange Interface FUNI – Frame User-to-Network Interface B-ICI – Broadband Intercarrier Interface
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Interfaces UNI
É o limite lógico entre um usuário final ATM e uma rede ATM adjacente.
A UNI pode ser classificada em: Privada – Neste caso, tanto os usuários finais ATM quanto a rede ATM
fazem parte de uma rede privada, como por exemplo a rede interna de uma empresa.
Pública – Neste caso, os usuários finais ATM fazem parte de uma rede
privada, enquanto a rede ATM faz parte de uma rede pública de serviços.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Interfaces NNI
É o limite lógico entre dois comutadores ATM adjacentes.
Assim como a UNI, a NNI também é classificada em: Privada – Neste caso, ambos os comutadores ATM fazem parte de
uma rede privada. Pública – Neste caso, ambos os comutadores ATM fazem parte de
uma rede pública.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais Por ser uma tecnologia de comutação de pacotes baseada
em circuitos virtuais o ATM: É orientado a conexão.
Utiliza uma rota fixa para encaminhar todas as células ATM de um mesmo circuito virtual.
Estabelece os circuitos virtuais através do encaminhamento de mensagens de sinalização.
Utiliza um protocolo de roteamento para enviar as mensagens de sinalização.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais1. Setup
As mensagens de sinalização são encaminhadas pela rede utilizando-se um protocolo de roteamento. Elas possuem o endereço ATM do destinatário e o contrato de tráfego. A rede verifica em cada nó se pode aceitar o novo circuito virtual.
Usuário FinalATM
Usuário FinalATM
Comutador ATM Comutador ATM
Mensagem deSinalização
SETUP SETUP SETUP
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais2. Call Proceding
O destinatário indica para a rede que o procedimento de estabelecimento do circuito virtual teve inicio. A rede também avisa o usuário fonte.
Usuário FinalATM
Usuário FinalATM
Comutador ATM Comutador ATM
Mensagem deSinalização
SETUP SETUP SETUP
CALLPROCEDING
CALLPROCEDING
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais3. Connect
O destinatário indica para a rede que aceita o novo circuito virtual. A rede também avisa o usuário fonte.
Usuário FinalATM
Usuário FinalATM
Comutador ATM Comutador ATM
SETUP SETUP SETUP
CALLPROCEDING
CALLPROCEDING
CONNECTCONNECT
CONNECT
Circuito Virtual 1
Tabela deEncaminha-
mento
Tabela deEncaminha-
mento
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais4. Connect Acknowledge
A rede envia uma mensagem para o destinatário ATM avisando que o circuito virtual está completo.
Usuário FinalATM
Usuário FinalATM
Comutador ATM Comutador ATM
SETUP SETUP SETUP
CALLPROCEDING
CALLPROCEDING
CONNECTCONNECT
CONNECT
CONNECT ACK CONNECT ACK
Circuito Virtual 1
Tabela deEncaminha-
mento
Tabela deEncaminha-
mento
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estabelecimento dos Circuitos Virtuais5. Data
O usuário fonte inicia a transmissão de dados no formato de células ATM.
Usuário FinalATM
Usuário FinalATM
Comutador ATM Comutador ATM
DATA
1 1 1
Circuito Virtual 1
Tabela deEncaminha-
mento
Tabela deEncaminha-
mento
Célula ATMCabeçalhoidentifica oCircuito Virtual 1.
SETUP SETUP SETUP
CALLPROCEDING
CALLPROCEDING
CONNECTCONNECT
CONNECT
CONNECT ACK CONNECT ACK
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Circuitos Virtuais ATM Encaminhamento das Células ATM Canais Virtuais Caminhos Virtuais Canais Virtuais x Caminhos Virtuais Classificação dos Circuitos Virtuais
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Encaminhamento das Células ATM O encaminhamento das células ATM através da rede é
baseado em dois elementos: Cabeçalho das Células ATM
Identificam o circuito virtual a que as células pertencem através de dois identificadores virtuais:
• Identificador de Caminho Virtual (VPI – Virtual Path Identifier)• Identificador de Canal Virtual (VCI – Virtual Channel Identifier)
Tabela de Encaminhamento Relaciona o circuito virtual com as portas de entrada, saída e com os
identificadores virtuais presentes no cabeçalho das células ATM.
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ATM
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Encaminhamento das Células ATM
Usuário FinalATM
Usuário FinalATM
Comutador ATM Comutador ATM
Circuito Virtual 1
Tabela deEncaminha-
mento
Tabela deEncaminha-
mento
VPI=5VCI=32
10
210
210
212
0
Entrada Saída
Porta PortaVPI VCI VPI VCI
2 6 34 2 7 36
Tabela de Encaminhamento
1
CircuitoVirtual
Entrada Saída
Porta PortaVPI VCI VPI VCI
2 5 32 2 6 34
Tabela de Encaminhamento
1
CircuitoVirtual
PortasEntrada
PortasSaída
PortasEntrada
PortasSaída
VPI=7VCI=36
VPI=6VCI=34
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ATM
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Canais Virtuais Uma conexão de canal virtual (VCC – Virtual Channel
Connection) é um circuito virtual onde o encaminhamento das células é feito baseado no valor dos campos VPI e VCI de cada célula.
Um canal virtual (VC – Virtual Channel) entre dois pontos em uma VCC é chamado de enlace de canal virtual (VCL – Virtual Channel Link).
Portanto, uma VCC é uma concatenação de um ou mais VCs.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Canais Virtuais Cada VCL é identificado por um único VCI.
Portanto, o VCI é um identificador local que pode ser inserido, trocado ou removido em cada VCL de um VCC.
Um VPC pode conter vários VCCs, assim como um VPL pode conter vários VCLs.
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ATM
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Canais Virtuais VCs, VCCs e VCLs.
VCL VCL VCL
VCC ou Circuito Virtual
VCC - Virtual Channel Connection VCL - Virtual Channel Link
Usuário FinalATM
Usuário FinalATM
Comutador ATM Comutador ATM
Tabela deEncaminha-
mento
Tabela deEncaminha-
mento
VPI=5VCI=32
10
210
210
212
0
VPI=7VCI=36
VPI=6VCI=34
VC A VC B VC C
VC - Virtual Channel
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais Uma conexão de caminho virtual (VPC – Virtual Path
Connection) é um circuito virtual onde o encaminhamento das células é feito baseado no valor dos campos VPI de cada célula.
Um caminho virtual (VP – Virtual Channel) entre dois pontos em uma VPC é chamado de enlace de caminho virtual (VPL – Virtual Path Link).
Portanto, uma VPC é uma concatenação de um ou mais VPs.
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ATM
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais O campo VPI das células ATM é atribuído, trocado ou
removido em cada VPL.
Cada VPL é identificado por um único VPI.
Portanto, o VPI é um identificador local que pode ser inserido, trocado ou removido em cada VPL de um VPC.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais VPs, VPCs e VPLs.
VPL VPL VPL
VPC
VPC - Virtual Path Connection VPL - Virtual Path Link
Usuário FinalATM
Usuário FinalATM
Comutador ATM Comutador ATM
Tabela deEncaminha-
mento
Tabela deEncaminha-
mento
VPI=5VCI=32
10
210
210
212
0
VPI=7VCI=36
VPI=6VCI=34
VP A VP B VP C
VP - Virtual Path
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais x Canais Virtuais Cada canal virtual é associado a um caminho virtual.
VCC - Virtual Channel Connection
VCL - Virtual Channel Link
VPC - Virtual Path Connection
VPL - Virtual Path Link
VPLVCLVCL
VCL
VPCVCCVCC
VCC
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais x Canais Virtuais Funcionamento do Comutador
Entrada Saída
Porta PortaVPI VCI VPI VCI
1 5 32
1 5 33
2 7 35
2 8 37
Tabela de Encaminhamento
VCC 1
CircuitoVirtual
VCC 2
Célula ATM
Porta 2Porta 1Comutador
Ponto de vista físico
Matrizde
Comutação
Enlace físico Tabela deEncaminhamento
VPI=5VCI=33
VPI=5VCI=32
VPI=7VCI=35
VPI=8VCI=37
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Caminhos Virtuais x Canais Virtuais Funcionamento do Comutador
VCC 1
VP 8
VP 7VP 5
VP 6
VC 32
VC 33
VC 34
VC 35
VC 36
VC 37
Comutador
Ponto de vista lógico
Porta 1 Porta 2
VCC 2
VCC 3
Célula ATM
Porta 2Porta 1Comutador
Ponto de vista físico
Matrizde
Comutação
Enlace físico Tabela deEncaminhamento
VPI=5VCI=33
VPI=5VCI=32
VPI=7VCI=35
VPI=8VCI=37
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Classificação dos Circuitos Virtuais Os circuitos virtuais ATM podem ser classificados de
acordo com a forma como são estabelecidos no tempo: Conexões Virtuais Permanentes
PVCs – Permanent Virtual Connections
Conexões Virtuais Chaveadas SVCs – Switched Virtual Connections
Conexões Virtuais Semi Permanentes SPVCs – Soft Permanent Virtual Connections
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Classificação dos Circuitos Virtuais Os circuitos virtuais ATM também podem ser classificados
de acordo o número de usuários finais ATM envolvidos na transmissão: Conexões Ponto a Ponto (Point-to-point connections)
Unidirecionais e Bidirecionais
Conexões Ponto para Multiponto (Point-to-multipoint connections)
UnidirecionaisAspe
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Classificação dos Circuitos Virtuais
Usuário Final ATM
Usuário Final ATM
Usuário Final ATM
Usuário Final ATM
Usuário Final ATM
- Ponto a ponto- Unidirecional/Bidirecional
- Ponto para multiponto- Unidirecional
Comutador ATM
Comutador ATM
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Arquitetura de Protocolos Modelo de Referência de Protocolos da B-ISDN Camada de Adaptação ATM Camada ATM Camada Física
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Modelo de Referência de Protocolos da B-ISDN O Modelo de Referência de Protocolos da B-ISDN (B-ISDN
PRM – B-ISDN Protocol Reference Model) foi apresentado pelo ITU-T na Recomendação I.321.
Camada Física
Camada ATM
Camada deAdaptação ATM de
Sinalização
Camada deAdaptação ATM
Protocolos deSinalização ATM
CamadasSuperiores da Rede
Plano de Gerenciamento
Plano deControle
Plano deUsuário
Gerenciam
ento de Planos
Gerenciam
ento de Cam
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Camada de Adaptação ATM Objetivo Classificação de Serviços Subcamadas Subcamada de Convergência Subcamada de Segmentação e Remontagem Estrutura Geral da Subcamadas Protocolos AAL Tipo 1 AAL Tipo 2 AAL Tipo ¾ AAL Tipo 5
Camada Física
Camada ATM
Camada deAdaptação ATM de
Sinalização
Camada deAdaptação ATM
Protocolos deSinalização ATM
CamadasSuperiores da Rede
Plano de Gerenciamento
Plano deControle
Plano deUsuário
Gerenciam
ento de Planos
Gerenciam
ento de Cam
adasAr
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Prot
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Objetivo A AAL atua na adaptação do fluxo de informações das
camadas superiores à camada ATM e vice-versa.
A AAL funciona como uma camada de ligação entre os serviços oferecidos pela camada ATM e os serviços solicitados pelas camadas superiores da rede.
A fim de atender diferentes tipos de serviço, a AAL suporta múltiplos protocolos.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Classificação de Serviços A Recomendação I.362 classifica os serviços a serem
atendidos pela a AAL e define protocolos designados para atender cada classe de serviço.
Aspecto Classe A Classe B Classe C Classe DRelacão temporalentre fonte e destino
Requerida Requerida Não requerida Não requerida
Taxa de bits Constante Variável Variável Variável
Modo de conexão Orientado aconexão
Orientadoa conexão
Orientado aconexão
Não orientado aconexão
Protocolo AAL 1 AAL 2 AAL ¾ e AAL 5 AAL ¾ e AAL 5
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Subcamadas A AAL é dividida em duas subcamadas:
Subcamada de Convergência (CS – Convergence Sublayer) Subcamada de Segmentação e Remontagem (SAR –
Segmentation and Reassembly Sublayer)
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Subcamada de Convergência Descreve os serviços e funções necessárias para a
conversão entre protocolos ATM e não ATM. A Recomendação I.362 divide novamente esta
subcamada em: Subcamada de Convergência de Serviços Específicos
(SSCS – Service Specific Convergence Sublayer) Foi projetada para suportar aspectos específicos de um aplicativo.
Subcamada de Convergência de Serviços Comuns (CPCS – Common Part Convergence Sublayer)
Foi projetada para suportar funções genéricas comuns a mais de um tipo de aplicativo.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Subcamada de Segmentação e Remontagem É responsável pela fragmentação das CPCS-SDUs de
informação em SAR-PDUs na fonte, e pela remontagem dessas SAR-PDUs em CPCS-PDUs no destino.
A SAR acrescenta cabeçalhos e trailers nos fragmentos da CPCS-SDU e encaminha as SAR-PDUs de 48 bytes para a camada ATM.
No destino, cada campo de informação da célula é extraído na camada ATM e convertido para o PDU apropriado.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Estrutura Geral das Subcamadas Transmissão AAL-SDU
SSCS-PDUHeader
SSCS-PDUTrailer
SSCS-PDUHeader
SSCS-PDUHeaderPayload SSCS-PDU
CPCS-SDUCPCS-PDUHeader
CPCS-PDUTrailer
CPCS-PDUPayload
CPCS-PDUHeader
CPCS-PDUTrailer
AAL-SDU
SAR-SDUSAR-PDUHeader
SAR-PDUTrailer
CPCS-PDU
SAR-PDUPayload
SAR-PDUTrailer
SAR-PDUHeader SAR-PDU
CPCS
SAR
SSCSArqu
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004
Recepção AAL-SDU
SSCS-PDUHeader
SSCS-PDUTrailer
SSCS-PDUHeader
SSCS-PDUHeaderPayload SSCS-PDU
CPCS-SDUCPCS-PDUHeader
CPCS-PDUTrailer
CPCS-PDUPayload
CPCS-PDUHeader
CPCS-PDUTrailer
AAL-SDU
SAR-SDUSAR-PDUHeader
SAR-PDUTrailer
CPCS-PDU
SAR-PDUPayload
SAR-PDUTrailer
SAR-PDUHeader SAR-PDU
CPCS
SAR
SSCS
Estrutura Geral das Subcamadas
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Protocolos AAL Tipo 1 AAL Tipo 2 AAL Tipo ¾ AAL Tipo 5
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Suporta o tráfego da classe A:
Orientado a conexão. Taxa de bits constante. Requer transferência de informação temporal entre fonte e
destino: o sincronismo existente na origem deve ser reproduzido no destino.
Requer indicação de informações perdidas ou erradas que não foram recuperadas pela AAL.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Funções desempenhadas pelas subcamadas da AAL 1:
Funções da Subcamada SAR Funções da Subcamada CS
Mapeamento entre CS PDUs e SAR PDUs. Manipulação do CTD – Cell DelayVariation.
Indicar a existência das funções da camadaCS.
Monitoramento de células perdidas e mal -inseridas e possíveis ações corretivas.
Numeração de seqüência. Para alguns serviços, recuperação de relógiono receptor.Utilização de ponteiros para delimitação delimites de estrutura de transmissão.Correção de erros na direção de transmissãoe possíveis ações corretivas.
Proteção de erros.
Geração de relatórios de desempenho fim-a-fim.Manipulação do atraso de empacotamento decélulas.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Formato da SAR-PDU
SAR-PDU PayloadSN SNP
4 bits4 bits 47 bytes
48 bytes
SN = Sequence NumberSNP = Sequence Number Protection
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Exemplo de Transmissão
CPCS
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
Fila deCPCS-SDUs
SAR
CPCS-SDUSN
48 bytes
47 bytes
SNP
4 bits 4 bits
SAR-PDU
CPCS-SDUSN
48 bytes
SNP
ATM
Header
5 bytes
Célula ATM
SN = Sequence NumberSNP = Sequence Number Protection
CPCS = Common Part Convergence SublayerSAR = Segmentation and ReassemblyPDU = Protocol Data UnitSDU = Service Data Unit
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Exemplo de Recepção
CPCS
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
CPCS-SDU
Fila deCPCS-SDUs
SAR
CPCS-SDUSN
48 bytes
47 bytes
SNP
4 bits 4 bits
SAR-PDU
CPCS-SDUSN
48 bytes
SNP
ATM
Header
5 bytes
Célula ATM
SN = Sequence NumberSNP = Sequence Number Protection
CPCS = Common Part Convergence SublayerSAR = Segmentation and ReassemblyPDU = Protocol Data UnitSDU = Service Data Unit
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 1 Aplicações planejadas originalmente:
Transporte de circuitos assíncronos e síncronos. Transporte de vídeo. Transporte de sinais de voz. Transporte de sinais de áudio de alta qualidade.Ar
quite
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Prot
ocol
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AAL
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 2 Suporta o tráfego da classe B:
Orientado a conexão. Taxa de bits variável. Requer transferência de informação temporal entre fonte e destino: o
sincronismo existente na origem deve ser reproduzido no destino. Requer indicação de informações perdidas ou erradas que não foram
recuperadas pela AAL.
Observação: A AAL 2 foi padronizada pelo ITU-T na Recomendação I.363.2 de
Novembro de 2000.
O ATM Fórum lançou sua primeira especificação sobre a AAL 2 em Fevereiro de 1999.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ 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.
Devido a semelhança entre os serviços prestados por estas camadas de adaptação, o ITU-T acabou juntando-as na AAL ¾.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Suporta o tráfego das classes C ou D.
Orientado ou não a conexão. Taxa de bits variável. Não requer transferência de informação temporal entre fonte e destino. Requer ou não indicação de informações perdidas ou erradas que não
foram recuperadas pela AAL.
Aplicações planejadas originalmente: Transporte de dados (TCP/IP) sobre ATM.
A AAL ¾ foi considerada pela indústria muito complicada e confusa. Ao invés de implementar esta AAL, a indústria forçou o desenvolvimento de uma nova AAL, mais simples e voltada especificamente para dados: a AAL 5.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Funções desempenhadas pelas subcamadas da AAL ¾:
Funções da Subcamada SAR Funções da Subcamada CS
Preservação da SAR-SDU. Preservação da CPCS-SDU.
Detecção e manipulação de erros. Detecção e manipulação de erros.
Integridade de seqüência das SAR-SDUs. Alocação do tamanho do buffer de recepçãode CPCS-PDUs.
Multiplexação e demultiplexação demúltiplas conexões SAR.Suspensão da transmissão de uma AAL-SDU parcialmente transmitida.
Suspensão da transmissão de uma CPCS-SDU parcialmente transmitida.
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/ AA
L
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Formato da CPCS-PDU
CPCS-PDU PayloadCPI
65535 bytes
Btag
1 byte
CPI = Common Part IndicatorBtag = Beginning tag
BASize PAD AL Etag Length
1 byte 2 bytes 0...3bytes 1 byte 1 byte 2 bytes
BASize = Buffer allocation sizePAD = Padding
AL = AlignmentEtag = End tag
Length = Tamanho do payload da CPCS-PDU
CPCS-PDU Header CPCS-PDU Trailer
Arqu
itetu
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e Pr
otoc
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/ AA
L
© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Formato da SAR-PDU
SAR-PDU Trailer
SAR-PDU PayloadST SN
ST = Segment typeSN = Sequence number
MID LI CRC
4 bits 10 bits
MID = Multiplexing identification
LI = Length indicationCRC = Cyclic redundancy check
SAR-PDU Header
2bits 6 bits 10 bits
Arqu
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/ AA
L
© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Exemplo de Transmissão
CPCS
SAR
ATM
HeaderCélula ATM
CPI Btag
1 byte
BASize PAD AL Etag Length
1 byte 2 bytes 3 bytes 1 byte 1 byte 2 bytes
10 bits
44 bytes
SSCS-PDU
69 bytes
CPCS-SDU
CPCS-SDU
ST
SN MID LI CRC
80 bytes
CPCS-PDUPayload 1/2
10 bits
ST
SN MID LI CRC
6 bits 10 bits
2/2 0000
2/2 0000
48 bytes
6 bits
6 bits
2/2 0000
53 bytes
SAR-PDU
CPCS-PDU
CPCS-PDU Header CPCS-PDU Trailer
Arqu
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo ¾ Exemplo de Recepção
CPCS
SAR
ATM
HeaderCélula ATM
CPI Btag
1 byte
BASize PAD AL Etag Length
1 byte 2 bytes 3 bytes 1 byte 1 byte 2 bytes
10 bits
44 bytes
SSCS-PDU
69 bytes
CPCS-SDU
CPCS-SDU
ST
SN MID LI CRC
80 bytes
CPCS-PDUPayload 1/2
10 bits
ST
SN MID LI CRC
6 bits 10 bits
2/2 0000
2/2 0000
48 bytes
6 bits
6 bits
2/2 0000
53 bytes
SAR-PDU
CPCS-PDU
Arqu
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otoc
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 5 Suporta os mesmas classes de serviço da AAL ¾, ou seja
as classes C e D. Orientado ou não a conexão. Taxa de bits variável. Não requer transferência de informação temporal entre
fonte e destino. Requer ou não indicação de informações perdidas ou
erradas que não foram recuperadas pela AAL.
A AAL 5 executa um processamento mínimo na camada de adaptação, sendo portanto a camada de adaptação mais utilizada.
Arqu
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 5 Funções desempenhadas pelas subcamadas da AAL 5:
Funções da Subcamada SAR Funções da Subcamada CS
Preservação da SAR-SDU. Preservação da CPCS-SDU.
Manipulação de informações decongestionamento.
Preservação de informações de usuáriosCPCS fim-a-fim.Detecção e manipulação de erros na CPCS-PDU.Abortar a transmissão de CPCS-SDUsparcialmente transmitidas.Tornar o tamanho da CPCS-PDU múltiplode 48 bytes.Manipulação de informações decongestionamento.
Manipulação de informações de prioridadede perda de células.
Manipulação de informações de prioridadede perda de células.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 5 Formato da CPCS-PDU
CPCS-PDUCPCS-PDU Payload PAD CPCS-UU CPI Length CRC
1 byte1 byte 2 bytes 4 bytes 65535 bytes
CPCS = Common Part Congergence Sublayer
40 bytes
PDU = Protocol Data UnitPAD = Padding
CPCS-UU = CPCS User-to-User Indication
Length = Tamanho do payload da CPCS-PDUCPI = Common Part Indicator
CRC = Cyclic Redundancy Check
Arqu
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alberti:
Corrigir PAD para <= 47 bytes
© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 5 Exemplo de Transmissão
CPCS
SAR
ATM
HeaderCélula ATM
48 bytes
SSCS-PDU
69 bytes
CPCS-SDU
CPCS-SDU
96 bytes
53 bytes
CPCS-PDU
PAD CPCS-UU CPI Length CRC
1 byte1 byte 2 bytes 4 bytes19 bytes
CPCS-SDU
SAR-PDU
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004AAL Tipo 5 Exemplo de Recepção
CPCS
SAR
ATM
HeaderCélula ATM
48 bytes
SSCS-PDU
69 bytes
CPCS-SDU
CPCS-SDU
96 bytes
53 bytes
CPCS-PDU
PAD CPCS-UU CPI Length CRC
1 byte1 byte 2 bytes 4 bytes19 bytes
CPCS-SDU
SAR-PDU
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Camada ATM Objetivo Formato das Células Canais Virtuais x Caminhos Virtuais
Camada Física
Camada ATM
Camada deAdaptação ATM de
Sinalização
Camada deAdaptação ATM
Protocolos deSinalização ATM
CamadasSuperiores da Rede
Plano de Gerenciamento
Plano deControle
Plano deUsuário
Gerenciam
ento de Planos
Gerenciam
ento de Cam
adas
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Objetivo A camada ATM é responsável por um grande número de
funções, dentre as quais podemos destacar: Geração e extração dos cabeçalhos das células. Multiplexação e demultiplexação de AAL-PDUs em células
ATM. Comutação das células ATM. Discriminação das células ATM. Gerenciamento de tráfego. Gerência da rede.
Ar
quite
tura
de
Prot
ocol
os /
Cam
ada
ATM
Função VPI VCI
Células Vazias 0 0
Metasinalização 0 1
Fluxo OAM F4 (segmento) 0 3
Fluxo OAM F5 (fim-a-fim) 0 4
Sinalização UNI 0 5
SMDS 0 15
ILMI 0 16
LEC-to-LECS 0 17
PNNI RCC 0 18
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM
Campos do Cabeçalho da Célula UNI: Controle de Fluxo Genérico (GFC - Generic Flow Control) Identificador de Caminho Virtual (VPI - Virtual Path Identifier) Identificador de Conexão Virtual (VCI - Virtual Channel Identifier) Tipo de Carga (PT - Payload Type) Prioridade de Perda de Célula (CLP - Cell Loss Priority) Controle de Erro do Cabeçalho (HEC - Header Error Control)
7 6 5 4 3 2 1
1VPI
VCIVPI
GFC
VCI
VCI PT CLP
HEC
Campo de Informações
0
2
3
4
5
6-53
bits
octetos
7 6 5 4 3 2 1
VPI
VCIVPI
VCI
VCI PT CLP
HEC
Campo de Informações
0
Célula UNI Célula NNI
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Controle de Fluxo Genérico
Presente somente na UNI.
Foi idealizado para permitir a definição de mecanismos de acesso na UNI.
O objetivo era permitir a priorização de células durante a multiplexação de diferentes fluxos de células na rede de acesso.
Na prática, não tem sido usado para nada.
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M
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Identificador de Caminho Virtual
Serve para identificar o caminho virtual que está sendo utilizado pelas células de uma determinada conexão ATM.
Possui 8 bits na UNI e 12 bits na NNI, o que permite que mais conexões possam ser estabelecidas no interior da rede.
Permite identificar até 28 (256) caminhos virtuais na UNI e 212 (4096) caminhos virtuais na NNI.
Arqu
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Identificador de Conexão Virtual
Serve para identificar a conexão virtual que está sendo utilizado pelas células de uma determinada conexão ATM.
Possui 16 bits em ambas as interfaces.
Permite identificar até 216 (65536) conexões virtuais.Arqu
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Tipo de Carga
Este campo de 3 bits é usado para indicar qual o tipo de carga que está sendo transportada em uma célula ATM.
AUU = ATM-user-to-ATM-user indication
Valor binário Significado
000 Célula de dados de usuário. Congestionamento não experimentado. AUU= 0.
001 Célula de dados de usuário. Congestionamento não experimentado. AUU = 1.
010 Célula de dados de usuário. Congestionamento experimentado. AUU = 0.
011 Célula de dados de usuário. Congestionamento experimentado. AUU = 1.
100 Célula associada ao fluxo OAM F5 de segmento
101 Célula associada ao fluxo OAM F5 fim a fim
110 Célula de gerenciamento de recursos
111 Reservado para funções futuras
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Prioridade de Perda de Célula
Este bit é usado para sinalizar quando uma célula está de acordo com um contrato de tráfego preestabelecido (CLP = 0) ou passível de ser descartada quando ocorre um congestionamento na rede (CLP = 1).
Se a rede não estiver congestionada, os comutadores de acesso podem marcar as células (trocar o CLP de 0 para 1) que estejam utilizando mais QoS do que o negociado ao invés de descarta-las. Desta forma, os usuários da rede podem enviar tráfego acima do negociado se a rede não estiver congestionada.
Arqu
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Prioridade de Perda de Célula (cont.)
Se ocorrer um congestionamento, as células CLP =1 poderão ser descartadas em prol de células de outras conexões que tenham CLP = 0.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Controle de Erro do Cabeçalho
Permite detectar e corrigir erros no cabeçalho das células.
Utiliza códigos de conferência de redundância cíclica (CRC – Cyclic Redundancy Codes).
Na transmissão, o código CRC é calculado sobre os 32 bits do cabeçalho da célula a serem protegidos e armazenado no campo HEC.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Formato das Células ATM Controle de Erro do Cabeçalho (cont.)
Na recepção, um novo código CRC é calculado e comparado com o código presente no campo HEC.
Se ambos os códigos forem iguais, é assumido que nenhum erro ocorreu durante a transmissão.
Se os códigos forem diferentes, é assumido que houveram erros.
Arqu
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Camada Física Objetivo Subcamadas Subcamada Dependente do Meio Físico Subcamada de Convergência de Transmissão Interfaces Físicas Interface Baseada em Células Interface Física
Baseada em SDH
Camada Física
Camada ATM
Camada deAdaptação ATM de
Sinalização
Camada deAdaptação ATM
Protocolos deSinalização ATM
CamadasSuperiores da Rede
Plano de Gerenciamento
Plano deControle
Plano deUsuário
Gerenciam
ento de Planos
Gerenciam
ento de Cam
adas
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Objetivo A camada física é responsável pela transmissão das
células entre dois equipamentos ATM através de um enlace físico específico.
Usuário Final ATM Usuário Final ATM
Comutador ATM
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Subcamadas De acordo com a Recomendação I.321, a camada física se
divide em duas subcamadas: Subcamada Dependente do Meio Físico (Physical Medium
Dependent Sublayer)
Subcamada de Convergência de Transmissão (Transmition Convergence Sublayer)
Arqu
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a Fí
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Interfaces Físicas Em principio o ATM pode usar qualquer meio físico capaz
de carregar suas células.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
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a Fí
sica
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Gerenciamento de Tráfego Objetivo Componentes do Gerenciamento de Tráfego Contrato de Tráfego Controle de Admissão de Conexões Monitoramento de Conformidade Armazenamento e Escalonamento de Células Controle de Congestionamento
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Objetivo “O conflito criado pela necessidade de otimizar o uso dos
recursos da rede e ao mesmo tempo assegurar garantias de qualidade de serviço pode ser resolvido utilizando-se uma combinação de sofisticadas funções de gerenciamento de tráfego.”
Natalie Giroux e Sudhakar Ganti
“Quality of Service in ATM Networks: State-of-Art Traffic Management”, Prentice Hall, 1998.
Ger
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego
Parâmetros de QoS
Definição de Conformidade
Aplicativos
Contrato de Tráfego
Controle de Admissão de Conexões
Descritores de TráfegoC
ateg
oria
de
Ser
viço
Monitoramento de Conformidade
Armazenamento e Escalonamento
Nível deConexões
Durante oEstabelecimentodas Conexões
Controle de Fluxo
Controle de Congestionamento
Nível deCélulasDurante a
Transmissão
Ger
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© Alberti 2004
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Para cada conexão virtual ATM a ser estabelecida a partir
de um aplicativo um contrato de tráfego com a rede ATM deve ser negociado.
Parâmetros de QoS
Definição de Conformidade
Contrato de Tráfego
Controle de Admissão de Conexões
Descritores de Tráfego
Cat
egor
ia d
e S
ervi
çoNível de
ConexõesDurante o
Estabelecimentodas Conexões
Ger
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áfeg
o
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego O contrato de tráfego é um acordo que define o
comportamento do tráfego e o nível de serviço requerido por cada conexão virtual ATM.
Um elemento chave do contrato de tráfego é a categoria de serviço.
Cada categoria de serviço define uma classe de qualidade de serviço que pode ser utilizada pelas conexões ATM.
Ger
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o
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego O comportamento esperado para o tráfego que será
transmitido em cada conexão também deve ser especificado através de descritores de tráfego específicos para cada categoria de serviço ATM.
Parâmetros de QoS
Definição de Conformidade
Contrato de Tráfego
Controle de Admissão de Conexões
Descritores de TráfegoC
ateg
oria
de
Ser
viço
Nível deConexões
Durante oEstabelecimentodas Conexões
Ger
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o
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Uma vez que o contrato de tráfego ATM esteja definido
para cada conexão do aplicativo, é utilizada a sinalização ATM para o estabelecimento de uma conexão virtual chaveada ou o sistema de gerenciamento da rede para o estabelecimento de uma conexão virtual permanente.G
eren
ciam
ento
de
Tráf
ego
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego A medida que as mensagens de sinalização são
encaminhadas pela rede utilizando um protocolo de roteamento (para o caso de uma SVC), é acionado em cada comutador ATM um algoritmo de controle de admissão de conexões para avaliar se a nova conexão pode ser admitida sem afetar a QoS das demais conexões existentes.
Ger
encia
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Se a conexão for aceita, o tráfego do aplicativo é enviado
para a camada de adaptação ATM onde é segmentado em células ATM.
Parâmetros de QoS
Definição de Conformidade
Contrato de Tráfego
Controle de Admissão de Conexões
Descritores de Tráfego
Cat
egor
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ço
Nível deConexões
Durante oEstabelecimentodas Conexões
Ger
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Para garantir que a QoS seja mantida para a nova
conexão e para as demais conexões da rede, a rede ATM deve verificar se o tráfego das conexões está de acordo com o negociado no contrato de tráfego.
Esta verificação é feita por funções de monitoramento de conformidade.
Ger
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego O tráfego da conexão que satisfaz as funções de
monitoramento de conformidade é então enviado pela rede onde deverá passar por vários pontos de multiplexação.
Monitoramento de Conformidade
Armazenamento e Escalonamento
Controle de Fluxo
Controle de Congestionamento
Nível deCélulasDurante a
Transmissão
Ger
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Para que a QoS da conexão possa ser melhor atendida e
ao mesmo tempo os recursos da rede sejam melhor utilizados, as células ATM deverão ser armazenadas em estruturas de filas antes de serem transmitidas para os enlaces físicos ou comutadas nos comutadores.G
eren
ciam
ento
de
Tráf
ego
Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Estas estruturas de filas são servidas de acordo com um
algoritmo de escalonamento, que é projetado para atender aos pré-requisitos de QoS de todas as conexões.
Monitoramento de Conformidade
Armazenamento e Escalonamento
Controle de Fluxo
Controle de Congestionamento
Nível deCélulasDurante a
Transmissão
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Embora o controle de admissão de conexões verifique se
uma nova conexão pode ser estabelecida, situações de congestionamento nos componentes da rede ainda podem acontecer.
Nestas situações, funções de controle de congestionamento são utilizadas para gerenciar o tráfego que chega ao ponto de congestionamento.
Ger
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Estas funções asseguram que as células ATM serão
descartadas de uma forma justa e que a QoS de cada conexão seja assegurada.
Monitoramento de Conformidade
Armazenamento e Escalonamento
Controle de Fluxo
Controle de Congestionamento
Nível deCélulasDurante a
Transmissão
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego Para alguns serviços, funções de controle de fluxo são
implementadas na rede e nos terminais a fim de prevenir o congestionamento.
Monitoramento de Conformidade
Armazenamento e Escalonamento
Controle de Fluxo
Controle de Congestionamento
Nível deCélulasDurante a
Transmissão
Ger
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Gerenciamento de Tráfego As funções de controle de fluxo ajustam dinamicamente a
taxa de transmissão dos terminais evitando que a rede fique congestionada.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Contrato de Tráfego ATM Componentes do Contrato de Tráfego Categorias de Serviço Descritores de Tráfego Parâmetros de Qualidade de Serviço Definição de Conformidade
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Componentes do Contrato de Tráfego Um contrato de tráfego segundo o ATM Forum inclui:
A categoria de serviço a ser utilizada.
Os parâmetros de qualidade de serviço que descrevem a QoS desejada de acordo com as possibilidades disponíveis em cada categoria de serviço.
As características do tráfego que será transmitido pelo cliente de acordo com descritores de tráfego pré-definidos para cada categoria de serviço.
A definição de como o tráfego deve se comportar de acordo com várias opções de definições de conformidade para cada categoria de serviço.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categoria de Serviço O ATM Forum definiu as seguintes categorias de serviço:
Taxa de Bits Constante CBR – Constant Bit Rate
Taxa de Bits Variável em Tempo Real rt-VBR – Real-Time Variable Bit Rate
Taxa de Bits Variável não em Tempo Real nrt-VBR – Non-Real-Time Variable Bit Rate
Taxa de Bits Disponível ABR – Available Bit Rate
Taxa de Bits Não Especificada UBR – Unspecified Bit Rate
Taxa de Frame Garantida GFR – Guaranteed Frame Rate
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço CBR
É usada para atender aplicativos em tempo real que: Requeiram atrasos rigidamente limitados.
Sejam sensíveis a variações de atraso.
Requeiram probabilidades extremamente baixas de perda de células.
Possuam um perfil de tráfego constante.
Exemplos são: Aplicativos de voz, vídeo e de emulação de circuitos.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço CBR (cont.)
A categoria de serviço CBR reserva para as suas conexões uma taxa de pico de transmissão de células (PCR – Peak Cell Rate), que não precisa ser utilizada o tempo todo.
Porém, esta taxa de pico deve estar disponível instantaneamente quando necessária, a fim de garantir os pré-requisitos de QoS negociados no contrato de tráfego.
Na categoria CBR, células que sofrerem atrasos maiores do que os especificados poderão ser desconsideradas pelos aplicativos de destino.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço rt-VBR
É usada para atender aplicativos em tempo real que: Requeiram atrasos rigidamente limitados.
Sejam sensíveis a variações de atraso.
Requeiram probabilidades baixas de perda de células.
Possuam um perfil de tráfego surtuoso.
Exemplos são: Aplicativos de vídeo de taxa variável, tráfego frame relay e vídeo
conferência.
Ger
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço rt-VBR (cont.)
A categoria de serviço rt-VBR reserva para as suas conexões uma taxa de transmissão que fica abaixo da taxa de pico (PCR) e acima de uma taxa sustentável de células (SCR – Sustainable Bit Rate).
Quanto mais próxima da taxa SCR for a taxa de transmissão reservada, maior será o ganho estatístico conseguido. Porém, um maior espaço em buffer deve ser reservado para esta conexão.
Na categoria rt-VBR, assim com na categoria CBR células que sofrerem atrasos maiores do que aqueles especificados também poderão ser desconsideradas pelos aplicativos de destino.
Ger
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço nrt-VBR
É usada para atender aplicativos de transmissão dados que:
Não precisem de qualquer limite de atraso ou de variação de atraso.
Requeiram probabilidades baixas de perda de células.
Possuam um perfil de tráfego surtuoso.
Exemplos são: Aplicativos de transmissão de dados em geral, de transmissão de
tráfego frame relay e de transmissão de tráfego de LANs emuladas.
Ger
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço nrt-VBR
Da mesma forma que a categoria de serviço rt-VBR, a categoria nrt-VBR reserva para as suas conexões uma taxa de transmissão que fica abaixo da taxa de pico e acima da taxa sustentável.
Ger
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço ABR
É usada para atender aplicativos de transmissão dados que:
Não precisem de qualquer limite de atraso ou de variação de atraso.
Requeiram probabilidades de perda de células moderadas.
Possuam um perfil de tráfego surtuoso.
Requeiram um ajuste dinâmico da largura de faixa de transmissão (largura de faixa sobre demanda).
Exemplos são: Aplicativos de transmissão de tráfego de LANs emuladas.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço ABR (cont.)
A categoria ABR reserva para as suas conexões uma taxa mínima de transmissão (MCR – Minimum Cell Rate), que pode ser aumentada após o estabelecimento da conexão.
Porém, esta taxa deve permanecer abaixo da taxa de pico PCR.
Para isso, um mecanismo de controle de fluxo (ABR Flow Control) foi desenvolvido.
A realimentação da fonte é feita através de células específicas de controle, chamadas células de gerenciamento de recursos (RM – Resource Management).
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço UBR
É usada para atender aplicativos de transmissão de dados que:
Possam compartilham a largura de faixa restante sem a necessidade de utilizar qualquer mecanismo de controle de fluxo.
Não necessitem de qualquer garantia de atraso, variação de atraso e de perda de células.
Exemplos são: Aplicativos TCP/IP.
A categoria UBR não reserva largura de faixa para as suas conexões. Apenas especifica que a taxa de transmissão deve ficar abaixo da taxa de pico PCR.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Categorias de Serviço GFR
É usada para atender aplicativos de transmissão dados que: Possam compartilham a largura de faixa restante sem a
necessidade de utilizar qualquer mecanismo de controle de fluxo.
Não necessitem de qualquer garantia de atraso e de variação de atraso.
Possam suportar altas probabilidades de perdas de células quando a aplicação exceder uma largura de faixa mínima garantida.
Exemplos são: Aplicativos de transmissão de tráfego frame relay.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Parâmetros de Qualidade de Serviço A QoS requerida por uma determinada conexão é
caracterizada através de um conjunto de parâmetros de QoS.
Os parâmetros de QoS são divididos em dois grupos: Parâmetros que podem ser negociados na UNI. Parâmetros que não podem ser negociados na UNI.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Parâmetros de Qualidade de Serviço Parâmetros que podem ser negociados na UNI:
Máximo Atraso de Transferência de Célula maxCTD – Maximum Cell Transfer Delay Determina o máximo atraso de transferência de células tolerável para
uma dada conexão.
Variação de Atraso de Célula Pico a Pico P2P CDV – Peak-to-peak Cell Delay Variation É a diferença entre o melhor e o pior caso de variação de atraso de
célula experimentado em uma conexão.
Taxa de Perda de Células CLR – Cell Loss Ratio É a razão da soma das células perdidas sobre o total de células
transmitidas.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Descritores de Tráfego Servem para descrever o tráfego que um determinado
aplicativo irá transmitir na rede.
Cinco descritores de tráfego foram definidos: Taxa de Pico de Células
PCR – Peak Cell Rate Taxa Sustentável de Células
SCR – Sustainable Cell Rate Máximo Tamanho de Surto
MBS – Maximum Burst Size Taxa Mínima de Células
MCR – Minimum Cell Rate Tamanho Máximo de Frame
MFS – Maximum Frame Size
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Descritores de Tráfego PCR
Caracteriza a taxa de pico de transmissão de um aplicativo que utiliza a rede de transporte ATM. É expressada em células/segundo.
SCR Caracteriza o limite superior da taxa média de transmissão de um
aplicativo que utiliza a rede de transporte ATM. É expressada em células/segundo.
MBS Representa o nível de surto do tráfego de um determinado
aplicativo. Especifica o número máximo de células que podem ser
transmitidas por um aplicativo à taxa PCR sem que haja violação da taxa SCR negociada. É expresso em células.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Definição de Conformidade Determina para que tipo de células ATM (se com CLP = 0
ou com CLP = 0+1) os parâmetros de QoS e os descritores de tráfego são definidos e quais são as ações que a rede pode tomar para punir o tráfego não conforme.
Quando as garantias de QoS se aplicam para o tráfego agregado (CLP = 0+1), as células com CLP = 0 e com CLP =1 são tratadas da mesma forma, sem diferenciação de prioridades. Neste caso, a definição de conformidade é dita CLP transparente.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Definição de Conformidade Uma ou mais definições de conformidade foram definidas
para cada categoria de serviço ATM: CBR
CBR.1 Rt-VBR e Nrt-VBR
VBR.1, VBR.2 e VBR.3 ABR
ABR.1 UBR
UBR.1 e UBR.2 GFR
GFR.1 e GFR.2
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Definição de Conformidade Definição de
Conformidade
Categorias
de Serviço
Fluxo
PCR
Fluxo
SCR
Fluxo
MCR
Ação sobre
células não
conformes
CLR Max-CTD
P2P-CDV
CBR.1 CBR 0+1 Não se
aplica
Não se
aplica Descarta 0+1 0+1
VBR.1 rt-VBR
nrt-VBR 0+1 0+1
Não se
aplica Descarta 0+1 0+1 (rt)
VBR.2 rt-VBR
nrt-VBR 0+1 0
Não se
aplica Descarta 0 0 (rt)
VBR.3 rt-VBR
nrt-VBR 0+1 0
Não se
aplica Marca 0 0 (rt)
ABR.1 ABR 0 Não se
aplica 0 Descarta 0
Não se
aplica
GFR.1 GFR 0+1 Não se
aplica 0 Descarta 0
Não se
aplica
GF.2 GFR 0+1 Não se
aplica 0 Marca 0
Não se
aplica
UBR.1 UBR 0+1 Não se
aplica
Não se
aplica Descarta
Não se
aplica
Não se
aplica
UBR.2 UBR 0+1 Não se
aplica
Não se
aplica Marca
Não se
aplica
Não se
aplica
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Definição de Conformidade
Especificado: Significa que o atributo é informado para a rede no momento do estabelecimento da conexão.Não se aplica: Significa que o atributo não faz parte do contrato de tráfego de uma dada categoria.De acordo: Significa que o atributo é informado para a rede no momento do estabelecimento da conexão e que a rede garante estes atributos caso a conexão seja aceita.Não considerado: Significa que o atributo não é considerado no momento da decisão de aceitação de uma nova conexão.
Categorias de Serviço Atributos CBR rt-VBR nrt-VBR ABR GFR UBR
PCR Especificado. Especificado. Especificado. Especificado. Especificado. Especificado.
SCR, MBS Não se aplica. Especificado. Especificado. Não se aplica. Não se aplica. Não se aplica.
MCR Não se aplica. Não se aplica. Não se aplica. Opcional. Não se aplica. Não se aplica.
MCR, MBS e
MFS
Não se aplica. Não se aplica. Não se aplica. Não se aplica. Especificado. Não se aplica.
CLR De acordo. De acordo. De acordo. Não
considerado.
Não
considerado.
Não
considerado.
Max-CTD De acordo. De acordo. Não
considerado.
Não
considerado.
Não
considerado.
Não
considerado.
P2P-CDV De acordo. De acordo. Não
considerado.
Não
considerado.
Não
considerado.
Não
considerado.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Admissão de Conexões Determina se uma nova conexão pode ou não ser
estabelecida. Para tanto é necessário que em cada equipamento um
algoritmo de controle de admissão de conexões seja consultado, de forma a verificar se os pré-requisitos de QoS desejados por esta conexão podem ser aceitos sem que a QoS das conexões já existes seja deteriorada.
Tipicamente, as regras utilizadas para determinar se uma nova conexão pode ser aceita ou não diferem para cada categoria de serviço.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Admissão de Conexões Um algoritmo de CAC eficiente deve obter o maior ganho
estatístico possível, sem violar as garantias de QoS.
Ganho Estatístico x Garantias de QoS
Dependendo das regras utilizadas, os algoritmos de CAC podem ser:
Conservativos Agressivos
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Admissão de Conexões Conservativos
Alocam recursos além dos necessários, a fim de garantir que não haja nenhuma violação de QoS.
Exemplo: Alocação de Taxa de Pico.
Agressivos Alocam recursos iguais ou até mesmo menores do que os
necessários, a fim de aumentar a eficiência do uso dos recursos da rede.
Algoritmos agressivos tem por objetivo explorar o ganho estatístico que pode ser obtido devido a natureza surtuosa do tráfego.
Exemplo: Alocação de Largura de Faixa Efetiva.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Admissão de Conexões Alocação de Taxa de Pico
Este algoritmo aceita uma nova conexão se a largura de faixa disponível para transmissão for suficiente para atender a taxa de pico de células descrita pelo PCR desta conexão.
Alocação de Largura de Faixa Efetiva Este algoritmo aceita uma nova conexão se a largura de
faixa disponível para transmissão for suficiente para atender a uma largura de faixa efetiva (e0) desta conexão.
PCRSCRCB
BSCR
CBB
SCRSCRPCR
BCB
PCR
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T
T
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Monitoramento de Conformidade Verifica se o tráfego submetido para a rede está de acordo
com o contrato de tráfego negociado.
Para isso, a rede ATM atua sobre as células não conformes por meio de uma função de policiamento de tráfego (TP – Traffic Policing), que também é chamada de função de controle de utilização de parâmetros (UPC – Usage Parameter Control).
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Monitoramento de Conformidade O policiamento é geralmente realizado na interface UNI,
embora também possa ser realizado entre duas redes.
Na prática, o policiamento de tráfego é realizado somente na entrada da rede ou logo após a um algoritmo de formatação de tráfego (TS – Traffic Shaping).
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Monitoramento de Conformidade O policiamento de tráfego é uma função não intrusiva:
Não atrasa ou modifica as características de um determinado fluxo de células, a não ser pela remoção de células não conformes e pela mudança do bit de prioridade CLP.
O policiamento de tráfego é implementado através de algoritmos genéricos de controle de taxa (GCRA – Generic Cell Rate Algorithm).
Dois tipos de GCRA foram definidos: Leaky Bucket Virtual Scheduling
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Armazenamento de Células Uma rede ATM provê suporte para uma grande variedade
de serviços com diferentes requisitos de QoS.
Estes serviços compartilham os recursos da rede (largura de faixa, armazenamento, etc.) e tentam utilizá-los simultaneamente.
Devido ao compartilhamento de recursos, pontos de congestionamento poderão aparecer na rede, causando a necessidade do uso de estruturas de filas (Queueing Structures) para armazenar temporariamente células ATM.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento Escalonadores são necessários para extrair células de
estruturas de filas e transmiti-las (servi-las) apropriadamente de forma a atender os requisitos de QoS de cada conexão.
Portanto, um escalonador é um mecanismo de gerenciamento de tráfego responsável pela arbitração entre filas a serem servidas e pela alocação de largura de faixa para estas filas.
As filas de uma estrutura de filas podem ser divididas em vários grupos lógicos, cada um dos quais servidos por um escalonador.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento Um escalonador robusto protege os fluxos de tráfego de
fontes ou usuários maliciosos (ou mal comportados) sem depender somente da função de policiamento.
Ele também permite o uso eficiente da largura de faixa disponível sob qualquer situação de variação de carga na rede.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento Os algoritmos de escalonamento podem ser classificados
em três tipos: Escalonamento Baseado em Prioridades
Priority-based scheduling
Escalonamento com Divisão Justa Fair-share scheduling
Escalonamento com Regulação de Tráfego Traffic shaping
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento Baseado em Prioridades Um escalonador baseado em prioridades aloca uma
prioridade para cada fila da estrutura de filas e serve elas em ordem de prioridade.
Uma fila de baixa prioridade só é servida quando não existir nenhuma célula esperando por serviço em qualquer outra fila de alta prioridade.
Ou seja, células cuja fila tem prioridade alta serão servidas primeiro, mesmo que as células de uma fila de baixa prioridade tenham chegado primeiro.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento com Divisão Justa Uma alternativa ao escalonamento baseado em
prioridades é o escalonamento com divisão justa, na qual para cada fila da estrutura de filas uma porção da largura de faixa é alocada de acordo com um peso (weigth).
Ou seja, o escalonador divide a largura de faixa disponível entre as filas baseado em um peso justo.
A divisão justa é um conceito que introduz isolamento entre várias filas durante um congestionamento, minimizando assim a interação entre o tráfego de diferente filas.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento com Divisão Justa Os escalonadores com divisão justa podem ser
classificados em duas categorias:
Conservativos (work-conserving) São aqueles que nunca deixam sobrar largura de faixa quando existe
tráfego em qualquer uma das filas.
Não-conservativos (non- work-conserving) Funcionam ao contrário dos conservativos, ou seja deixam sobrar
largura de faixa mesmo que exista tráfego em qualquer uma das filas.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Escalonamento com Regulação de Tráfego O objetivo do traffic shaping é criar um fluxo de células em
uma conexão que seja concordante com os seus descritores de tráfego.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Congestionamento Para evitar que a QoS das conexões da rede seja afetada
pelo congestionamento das estruturas de filas, mecanismos de controle de congestionamento precisam ser implementados em cada nó da rede.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Controle de Congestionamento Os objetivos destes mecanismos são:
Maximizar a eficiência do uso dos recursos de armazenamento. Para isso é utilizado um algoritmo de gerenciamento de estrutura de filas (BM – Buffer Management).
Distribuir os recursos de armazenamento de forma justa entre as conexões, de forma que a QoS de cada conexão seja respeitada.
Prevenir que as conexões afetem a QoS uma das outras.
Decidir quais células devem ser descartadas quando a ocupação da estrutura de filas ultrapassa um determinado valor. Para isso é utilizado um algoritmo de descarte seletivo de células (SD – Selective Discard).
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Gerenciamento de Estruturas de Filas O objetivo é administrar de forma eficiente o espaço
disponível em uma estrutura de filas e isolar o tráfego destinado a diferentes filas.
A eficiência é conseguida através do compartilhamento do espaço físico disponível no maior número possível de filas.
Alguns dos algoritmos de gerenciamento oferecem isolamento naturalmente, enquanto outros precisam ser acoplados a algoritmos de descarte seletivo de células mais inteligentes de maneira a prevenir que uma fila da estrutura utilize mais recursos do que o permitido e acabe estorvando outras filas.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Gerenciamento de Estruturas de Filas Exemplos de algoritmos de BM:
Particionamento Completo (Complete Partitioning) Divide o espaço disponível de forma fixa para cada fila de estrutura.
Mesmo que uma fila esteja desocupada, seu espaço não pode ser utilizado por outras filas.
Neste algoritmo, o QoS de uma fila jamais será afetado pelo tráfego em outras filas.
Compartilhamento Completo (Complete Sharing) Todo o espaço disponível é compartilhado por todas as filas. Qualquer fila pode ocupar todo o espaço disponível. Neste algoritmo, o QoS de uma fila pode ser afetado pelo tráfego em
outras filas.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Gerenciamento de Estruturas de Filas Exemplos de algoritmos de BM (cont.)
Compartilhamento com Alocação Mínima Reserva um espaço mínimo para cada fila da estrutura. O espaço
remanescente pode ser ocupado totalmente por qualquer uma das filas. Portanto, este algoritmo prove um certo nível de isolamento entre as
filas.
Compartilhamento com Tamanho Máximo de Filas Cada fila da estrutura pode ocupar um espaço máximo. Quando este espaço é atingido, células serão descartadas mesmo que
haja espaço disponível. Este algoritmo protege a estrutura de filas de um uso injusto do espaço
disponível, porém não é eficiente pois descarta células mesmo havendo espaço livre.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Gerenciamento de Estruturas de Filas Exemplos de algoritmos de BM (cont.)
Compartilhamento com Alocação Mínima e Tamanho Máximo de Filas
Este algoritmo é uma combinação dos dois anteriores, e portanto usufrui das suas vantagens.
Particionamento com Limiares Dinâmicos Este algoritmo mantém limiares dinâmicos para cada conexão, que são
calculados pelo Algoritmo de Controle de Admissão de Conexões.
Se uma conexão atingiu o seu limiar, a próxima célula que chegar desta conexão irá acionar o Algoritmo de Descarte Seletivo de Células para descartar esta célula ou outra menos prioritária.
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Tutorial: Redes ATM © Antônio M. Alberti 2004Descarte Seletivo de Células Quando uma célula é recebida em um ponto de acesso a
uma estrutura de filas, uma decisão precisa ser tomada: armazenar ou descartar a célula recebida.
Esta decisão é baseada na combinação de um ou mais dos seguintes fatores:
Prioridade da célula (bit CLP) para serviços que diferenciam o CLP, ou prioridade da classe de serviço se o tráfego de várias classes de serviço for misturado na mesma estrutura de filas.
Medidas de ocupação da estrutura de filas combinadas com limiares de aceitação em filas.
Estado do descarte de frames para serviços da AAL 5.
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