Notes sur le mode de transfert asynchrone – ATM - 2° partie, Notes de Fondements informatiques
Francine88
Francine888 January 2014

Notes sur le mode de transfert asynchrone – ATM - 2° partie, Notes de Fondements informatiques

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Notes de fondements informatiques sur le Mode de Transfert Asynchrone – ATM - 2° partie. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Le modèle de référence ATM Les classes de services ATM
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Microsoft PowerPoint - M1-Seance-ATM [Mode de compatibilité]

23

Le modèle ATM

• Le modèle OSI suppose que les mécanismes de  gestion et de contrôle utilisent le réseau de manière  identique aux données des usagers.

• Dans le cas ATM, les données de gestion et de  contrôle du réseau sont acheminées différemment  des informations usagers. 

• C’est pour cette raison que le modèle de référence  ATM introduit la nouvelle notion de plans qui sont au  nombre de trois :

45

    1. Le plan usager ;

2. Le plan de contrôle ;

3. Le plan de gestion;

Le modèle ATM

Plan de Gestion 

Couche d’Adaptation ATM

Couches Hautes

Plan de Contrôle Plan Utilisateur

46

Couche Physique

Couche ATM

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24

Le plan usager

• Transport de l ’information

1. Couches basses :

• Modulation

• Accès au médium

2. Couches moyennes :

• Gestion circuits virtuels

• Fiabilisation de base

F i

47

• ragmentat on

3. Couches hautes :

• Connexions applicatives

• Présentation de base

• Gestion sessions

Le plan usager

• le plan usager prend en charge le transport des informations  usagers, et ce en remplissant les fonctionnalités suivantes : 1. reconnaissance du type de cellules selon l’en‐tête ;

2. reconnaissance du type de cellules selon le payload type ;

3. allocation QoS ; 

4. adaptation de débit ; 

5. contrôle du flux ;

6. lissage du trafic ;

7. multiplexage et commutation ;

48

• la fonction de multiplexage et de commutation concerne la  gestion des connexions qui peut se faire à deux niveaux :  – au niveau des circuits virtuels VCC (Virtual Channel Connection) ;

– au niveau des conduits virtuels VPC (Virtual Path Connection) ;

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25

Le plan gestion

• Qualité de Service

Fiabilité • les fonctions du plan de gestion

Priorités

Débits

Synchronisations

• Sécurité

A th tifi ti

            consistent à gérer les cellules  d’administration dites OAM Cells de  type F4 et F5. 

• Ce plan a en principe un double  objectif :

– la gestion des pannes du réseau ;

49

u en ca on

Confidentialité

Tunneling

         

– la surveillance du trafic et donc des  performances du réseau ;

Le plan Contrôle

• Fonctionnement – Signalisation S ill– urve ance

– Mécanismes de repli

• Trafic – Contrat usager – Imputations

• Routage

50

– Choix des mécanismes de routage – Équilibrage – Optimisation

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26

Le plan contrôle • Le plan de contrôle prend en charge :

– l’établissement, 

– le maintien 

– la libération des connexions au niveau du plan usager

– la surveillance des connexions ; 

• L’établissement d’une connexion ATM peut se faire selon deux  modes : – un mode permanent ne nécessitent pas de procédure d’établissement 

(PVC)

51

– un mode commuté où une procédure d’établissement de connexion est  initiée à chaque demande suite à une requête usager (SVC). 

• Le plan de contrôle se base en grande partie sur le protocole de  routage et de signalisation baptisé PNNI.

Architecture en couches

Couches supérieures

Couches supérieures

B

physique

ATM

AAL

physique

ATM

AAL

physique

ATM

physique

ATM

A

52

A Délimitation unités de données,  Détection d ’erreurs (entête) Commutation cellule

B Segmentation, ré‐assemblage, Traitement d ’erreurs (pertes  de cellules)

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Les Interfaces ATM

Commutateur ATM

Réseau ATM public

UNI

public

Réseau ATM privé

Réseau ATM public

Réseau ATM public

DXI

53

Réseau ATM privé

Utilisateur  ATM

Utilisateur  ATM

UNI = User Network Interface

AAL = ATM Adaptation Layer

• S Large Bande = UNI  User Network Interface : utilisateur/réseau

Les Interfaces ATM

• T Large Bande = NNI  Network Node Interface : noeud/nœud

• DXI   Data eXchange Interface : terminaux non ATM/réseau ATM routeurs/Commutateurs ATM

54

• B‐ICI Broadband InterCarrier Interconnexion : réseau ATM/réseau ATM

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28

Le relais de cellules se présente suivant un modèle d'architecture  à trois couches principales :

Architecture en couches

1. La couche AAL (ATM Adaptation Layer),qui adapte les flux  d'information à la structure des cellules 

2. La couche ATM, en charge du multiplexage  et de la  commutation de cellules

55

3. La couche physique, qui assure l'adaptation à  l'environnement de transmission

Classes de services ATM

• Regroupement en classes de service autour            de 3 composantes :

‐ le débit, variable ou constant

‐ les besoins en matière d'isochronisme

56

       

‐ le mode de connexion, connecté ou non

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29

VBR

Flux de données

Data

CBR

Vidéo à débit variable

X25

57

CBR

2 Mbps

64 Kbps

PBX

Classes de service

Les avantages d'ATM repose sur sa capacité à différencier les flux et à  leur offrir des services distincts.

On peut classer ces flux (ATM Forum) en quatre catégories :                   

1. CBR : Constant Bit Rate

Correspond à un flux de débit fixe, avec une synchronisation de bout en bout.

Débit, délai d'acheminement et variation de ce délai sont précisés.

2. VBR : Variable Bit Rate

VBR ‐ RT (Real Time) = voix ou vidéo compressé.

VBR ‐ NRT (Non Real Time) = échange de données sécurisée avec bande passante 

58

minimale garantie.

Spécification d'un débit maximal et moyen entre lequel évolue le débit instantané.

Débit pic (PCR = Peak Cell Rate), débit moyen (SCR = Sustainable Cell Rate) et  taille maximale des pics (MBS = Maximum Burst Size) sont précisés.

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30

Classes de service

On peut classer ces flux en quatre catégories :

3. UBR : Unspecified Bit Rate

Aucun paramètre n'est spécifié.

Aucune garantie sur ce type de service.

Service par défaut pour des solutions LAN‐ATM

4. ABR : Available Bit Rate

Trafic en fonction du débit disponible.

Débit i t t é i bl t MCR (Mi i C ll R t ) t débit êt

59

  ns an an  var a e en re un    n mum  e   a e  e  un   cr e.

CBR : Constant Bit Rate          VBR : Variable Bit Rate ABR : Available Bit Rate          UBR : Unspecified Bit Rate

GFR : Guaranteed Frame Rate

Classes de services ATM

     

Paramètres liés aux classes de service

Peak Cell Rate (PCR)                                           débit maximal de cellules transmises

Sustainable Cell Rate (SCR)                                 débit souhaité de cellules

Maximum Burst Size (MBS)                                  débit maximum du pic de trafic

Mi i C ll R t (MCR) débit i i l d ll l

Paramètre de trafic Signification

60

Cell Delay Variation (CDV)                                    variation de délai de transfert

Maximum Cell Transfer (MCTD)                            délai maximum de transfert

Cell Loss Ratio (CLR )                                           taux de perte de cellules 

n mum  e   a e                                        m n ma   e ce u es 

SignificationParamètre de QoS

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Bitrate

La classe Constant Bit Rate (CBR)

BP Fixe faibles valeurs de cell delay et cell delay variation

+ faibles valeurs de CDV, CTD et CLR

PCR

61

Time

Garantie

PCR : Peak Cell Rate (dimension : cells/sec)

Bitrate

La classe Variable Bit Rate (VBR) • Bursty bandwidth • real time VBR (rt‐VBR) : faibles valeurs cell delay et cell delay variation • non‐real time VBR (nrt‐VBR)

PCR

SCR

MBS

trafic  Conforme

62

Time

PCR : Peak Cell Rate (dimension : cells/sec)

SCR : Sustained Cell Rate  (dimension : cells/sec)

MBS : Maximum Burst Size (dimension : cells)

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Bitrate

Unspecified Bit Rate (UBR)

• pas de garantie

PCR

Pas de guarantie MCR

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Time

PCR : Peak Cell Rate (dimension : cells/sec, optional)

MCR: Minimum Cell Rate  (dimension: cells/sec)

Cell Transfer Delay (CTD)

probability density

cells delivered late or  lost

max CTD peak‐peak CDVfixed delay

1 ‐α

α = CLR

CTD

Cell Delay Variation (CDV) = jitter

64

t1 t2

ATM

CDVCDV

real arrival times

mismatch with line rate,  multiplexing, physical layer  overhead, queueing, ...

Cell Delay Variation Tolerance (CDVT) = tolerance to the delay jitter

best arrival times (fixed delay)

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Applications

QOS Applications Benefits Guaranteed parameters

CBR Real time applications,  Leased Lines, Business VPN

Delay sensitive  applications are easily  h dl d

Peak cell rate, cell delay  variation

GFR IP applications, Business  VPN, high end residential

Frame awareness  gives  intelligent  policing

Minimum cell rate,  maximum burst size

an e

VBR(rt&nrt) Frame relay services,  Broadcasting internet video,  VBR meshed  VPN’s

Overbooking is easily  done, real time  applications with  variable bitrate can be 

Average reserved  bandwidth, Maximum  burst size

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UBR/UBR+ Best effort services like  internet access, gaming, …

Cost effective way to  offer customer  bursting possibilities 

With UBR+, a minimum cell  rate can be guaranteed

transported in a cost  effective way 

Couches AAL

avec sans relation t ll

AAL‐1 AAL‐2 AAL‐3/4 AAL‐5

avec sans

continu variable

empore e

débit

Mode  connexion

Couche AAL

66

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34

L'AAL est composé de deux sous‐couches :

l h d t ti t d é bl SAR (S t ti

Couche AAL

a sous‐couc e  e segmen a on e   e r assem age    egmen a on  And Reassembly) est pratiquement indépendante du service utilisateur,

les champs SAR sont présents dans chaque cellule,

le SAR permet de détecter les cellules perdues mais la récupération est du  ressort de la sous‐couche suivante,

67

Flux d'information

Convergence Sublayer

Segmentation And Reassembly

Couche AAL

AAL

ATM Charge de la celluleH Charge de la celluleH

TCS       SDUHCS

TSAR SDUH TSAR SDUHSAR

68

Support de transmission

PHY

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35

• La couche AAL 5 est une simplification de la couche AAL  3/4. 

ll i f d d é ffi l S

Couche AAL 5

• E e autor se un trans ert  e  onn es e cace,  a  DU  est alignée sur un multiple de 48 octets.

• Elle permet de réaliser des réseaux de transport ainsi  que des réseaux fédérateurs.

• La couche AAL 5 associée à la couche LAN Emulation  ( / )

69

résolution d'adresse LAN ATM  est plus dédiée à  l'interconnexion de réseaux.

PAD

65 535 octets

Couche AAL 5

< 47 octets

LI 16 bits

CRC 32 bits

R 16 bits

CS

SAR

Multiple de 48 octets

70

Charge utile ATM 48 octetsH

Charge utile ATM 48 octetsH

Charge utile ATM 48 octetsH

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La Couche ATM

• La couche ATM n'est concernée que par les en‐têtes  des cellules

• Fonctions – le routage des cellules – ‐ identification (VPI, VCI) – la protection contre la congestion :

» notification de congestion » écartement » identification (VPI, VCI)

71

» contrôle d'admission » espacement et contrôle de débit

le multiplexage des flux d'information la Commutation et brassage

La cellule ATM

• Le technologie ATM repose sur la transmission de cellules de  tailles fixes de longueur 53 octets ayant les avantages suivants : 1. L’augmentation de la capacité des nœuds ;

2. La réduction du temps de groupage des paquets ;

3. La réduction du temps de traversée du réseau ;

4. La réduction du taux de perte des cellules ;

5. La réduction de la variance du délai d’acheminement dans le réseau ;

6. L’adoption de mémoires tampons de petite taille ;

72

7. L’augmentation des performances.

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37

La cellule ATM

• L’ATM utilise l’asynchronisme, comme dans la  commutation par paquet. 

• Elle y gagne une plus grande flexibilité dans la mesure  où le flux de cellules émis par une application n’est  pas forcément constant. 

• L’ATM a adopté une technique de commutation  matérielle basée sur les ASICSs permettant une  commutation rapide d’entités d`informations de          petites et fixes tailles.

GRT5-M1-RHD-ATM-2006 73

Temps de transmission comparés

2

1

TtTe Mode¨PAQUET

3

4

Tp

T1

1 Te : temps émission paquet

Mode¨CELLULE

74

3

2

4

T2

Tp : temps de propagation Tt : temps de transit commutateur T1 : temps de transmission paquet T2 : temps de transmission cellule

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38

Délai de transmission comparés

• Transmission de 240 octets à travers 2 commutateurs avec un  débit de 240 octets/s.

• Néglige le temps de commutation.

75

Première étape (1 s)

76

240 Octets 240 Octets

Temps = 1 s

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39

Seconde étape (2 s)

77

240 Octets240 Octets

Temps = 2 s

Troisième étape (3 s)

78

240 Octets240 Octets

Temps = 3 s

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40

Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,2 s)

48 48 4848 48 48

79

Temps = 0,2 s

Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,4 s)

48 4848 4848 4848

80

Temps = 0,4 s

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41

Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,6 s)

48 4848 4848 48 4848

81

Temps = 0,6 s

Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,8 s)

48 4848 4848 48 4848

82

Temps = 0,8 s

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42

Solution avec 5 cellules de 48 octets (1 s)

48 48 48 4848 484848

83

Temps = 1 s

Solution avec 5 cellules de 48 octets (1,2 s)

48 48484848 4848

84

Temps = 1 s

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43

Solution avec 5 cellules de 48 octets (1,4 s)

48 48484848 48

85

Temps = 1,4 s

Critères de choix pour la commutation de cellules

Contrainte Commutation

de circuits (RNIS)

Commutation de paquets

(X 25)

Commutation de cellules

ATM

Trafic isochrone OUI NON OUI

Transparence OUI NON OUI

Protocole de bout en bout OUI NON OUI

86

Débit variable NON OUI OUI

Multiplexage statistique NON OUI OUI

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44

Structure et paramètres d’une cellule ATM 

• Pour pouvoir être acheminée sur un réseau ATM, toute  information doit préalablement être découpée en cellule de 53  octets. 

• Cette information peut par la suite être reconstituée une fois  parvenue à sa destination. 

• Ce processus est mise en œuvre à chaque extrémité du réseau et  pris en charge par les composants VLSI (puces électroniques) des  cartes.

87

• Au sein d’un réseau ATM deux types d’en‐tête de cellules sont  généralement rencontrées en fonction du type d’interface  considérée UNI ou NNI. 

Cellule ATM (format NNI et UNI) 

PT I

CL P

Information  48 octets

En‐tête 5 octets

V PI

V PI

V CI

H EC

P CL P

NNI

88

V PI

V PI

V CI

H EC

PT I

C

G FC

UNI

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