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El modo de transmisión asíncrono
El contexto: tramas contra celdas
Modo de Transferencia Asíncrona Las nuevas necesidades de comunicaciones aparecidas en la década de los 80 orientaron las comunicaciones hacia la conmutación de paquetes en alta velocidad para contar simultáneamente con las ventajas de las redes de circuitos y las redes de paquetes. La nueva tecnología debería ser capaz de proporcionar anchos de banda variables, ser transparente a los protocolos utilizados y soportar una gama amplia de servicios con soluciones específicas de velocidad, sincronización y latencia. Con éstas especificaciones aparecieron dos tecnologías de acceso en la interface usuario/red: Frame Relay y Cell Relay, la primera para transmitir datos especialmente y la segunda para transmitir cualquier tipo de tráfico. Las dos reclaman para sí lo mejor de ambos mundos, esto es la predictibilidad de las redes de circuitos y la flexibilidad de las redes de paquetes..
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ATM proporciona las mejores características de las redes de paquetes y de las redes de circuitos conmutados.
Frame Relay (FRL) Envía unos paquetes de tamaño variable, de 4Kbs a 8Kbs, denominados tramas. Esta tecnología garantiza un uso eficiente del ancho de banda disponible y es apta para transmitir datos o imágenes estáticas. Sin embargo resulta inapropiado para datos isocrónicos debido a que el tamaño grande y variable de sus tramas no permite garantizar un retardo de entrega constante. El frame relay se presenta como un sólido interfaz de usuario al optimizar los recursos disponibles aunque no debería contemplarse como una arquitectura de red.
Cell Relay (ATM) Envía unos paquetes de 53 bytes denominados células. El pequeño tamaño de los paquetes garantiza un mínimo retardo aunque supone un incremento del overhead: cuanto más pequeño es el paquete, más proporción hay de cabeceras y más pérdida de ancho de banda. Las ventajas obtenidas es una baja latencia que permite transportar datos isocrónicos y una eficiente conmutación hardware gracias al tamaño constante de los paquetes.
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básicamente coincidían con los representantes de las redes de datos y las redes de voz respectivamente. Ante la falta de acuerdo en la reunión del CCITT celebrada en Ginebra en Junio de 1989 se tomó una decisión salomónica: “Ni para unos ni para otros. 48 bytes será el tamaño de la célula”. Para la cabecera hubo posicionamientos similares, y el definitivo tamaño de 5 bytes también fue un compromiso.
Un extraño número primo 53 (48+5) sería el tamaño definitivo, en octetos, de las células ATM. Un número que tuvo la virtud de no satisfacer a nadie pero que suponía un compromiso de todos grupos de interés y evitaba una ruptura de consecuencias imprevisibles.
Arquitectura de un nodo ATM El ATM puede ser considerado como una tecnología de conmutación de paquetes en alta velocidad con unas características particulares:
Los paquetes son de pequeño y constante tamaño (53 bytes). Es una tecnología de naturaleza conmutada y orientada a la conexión. Los nodos que componen la red no tienen mecanismos para el control de errores o control de flujo. El header de las células tiene una funcionalidad limitada.
Simplificando al máximo podemos ver que una red ATM está compuesta por nodos de conmutación, elementos de transmisión y equipos terminales de usuarios. Los nodos son capaces de encaminar la información empaquetada en células a través de unos caminos conocidos como Conexiones de Canal Virtual. El routing, en los nodos conmutadores de células, es un proceso hardware mientras que el establecimiento de conexiones y el empaquetamiento/ desempaquetamiento de las células son procesos software.
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La Capa de Adaptación a ATM adapta y segmenta el flujo de tráfico en celdas de 48 bytes. La capa ATM añade los 5 bytes de overhead, y los pasa a la Capa Física, que convierte las celdas en señales eléctricas u ópticas.
Jerarquía de transmisión Bajo un punto de vista basado exclusivamente en la transmisión, el ATM se puede dividir en tres niveles que se combinan de forma jerárquica de modo que cada capa superior puede tener uno o varios de los elementos inferiores.
Canal Virtual (VC) Así llamada a la conexión unidireccional entre usuarios. Importante resaltar la unidireccionalidad: si dos usuarios quisieran estar conectados en Full Duplex deberán utilizar dos canales. Los VC, además de transportar datos entre usuarios, también son utilizados para transportar la señalización y la gestión de la red.
Trayecto Virtual (VP) Se entiende al conjunto de canales virtuales que atraviesan multiplexadamente un tramo de la red ATM. Los VP facilitan la conmutación de los canales virtuales, pues conectan tramos enteros de la red ATM. De no existir por cada conexión entre usuarios obligaría a reelaborar todas las tablas de routing de los nodos atravesados lo cual supondría un incremento del tiempo necesario para establecer una conexión.
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segmentación de los datos en células de 48 bytes (sin cabecera ATM) detección células erróneas y perdidas, mantenimiento del sincronismo entre terminales.
El Nivel de Adaptación ATM adapta cada tráfico a su velocidad inicial, segmenta/reensambla la información en trozos de 48 bits, detecta celdas erróneas o perdidas, y mantiene el sincronismo entre los usuarios conectados.
Estructura de la Capa AAL
Internamente el AAL se divide en dos partes:
1.El subnivel de Convergencia (CS) Es capa más externa y ejecuta funciones como la detección y demultiplexión de datos, detección de células perdidas y mantenimiento del sincronismo de la conexión.
2.El subnivel Segmentación y Reensamblado (SAR) Esta capa segmenta los datos en células y las envía al nivel ATM para que les ponga la cabecera. El proceso inverso se verifica al lado opuesto cuando recibe células y reconstruye la información original.
Calidad de servicio (QoS). La información que llega a un nodo terminal ATM es captada, segmentada y dispuesta en células con las cabeceras adecuadas para cada tipo de tráfico. Este servicio proporcionado por el nivel AAL se denomina QoS que queda definido por tres parámetros:
- caudal , define el volumen de información que puede ser enviada en un período
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de tiempo. Si el tráfico es constante, el parámetro es único: velocidad pico; pero si el tráfico es a ráfagas, está expresado por tres parámetros de conexión: velocidad pico, velocidad media y duración de la ráfaga.
- retardo , definido por su media y su varianza que relaciona el retardo global medio de toda la transmisión y la variación entre los retardos individuales que afectan a cada célula.
- nivel de seguridad , se refiere a la tolerancia de un determinado tipo de tráfico a la pérdida de células que puede ocurrir durante períodos de congestión.
La Capa ATM
Este nivel es el auténtico núcleo sobre el que se vértebra la tecnología del cell relay. Sus funciones, fundamentales y comunes a cualquier nodo, se encargan de la manipulación de células ejecutándose los siguientes procesos:
1.construcción/extracción de cabeceras 2.routing entre los nodos 3.multiplexión y de multiplexión de células
Formato de las Células ATM Son estructuras de datos de 53 bytes compuestas por dos campos principales:
1.- Header , sus 5 bytes tienen tres funciones principales: identificación del canal, información para la detección de errores y si la célula es o no utilizada. Eventualmente puede contener también corrección de errores, número de secuencia... 2.- Payload , tiene 48 bytes fundamentalmente con datos del usuario y protocolos AAL que también son considerados como datos del usuario.
Dos de los conceptos más significativos del ATM, Canales Virtuales y Rutas Virtuales, están materializados en dos identificadores en el header de cada célula (VCI y VPI) ambos determinan el routing entre nodos. Existen dos formatos de células: la UNI (User Network Interface) utilizado en el interfaz red/usuario y la NNI Network Interface) cuando circulan por la red.
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La capa ATM es el núcleo real de la tecnología. Se ocupa de añadir y extraer las cabeceras, mantener los identificadores de conexión para realizar el encaminamiento entre nodos, y de multiplexar y demultiplexar las celdas a través del medio físico, manteniendo un secuenciamiento correcto de las celdas.
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El Nivel Físico
El nivel físico realiza dos funciones fundamentales: el transporte de células válidas y la entrega de la información de sincronismo
Estructura del nivel Físico Se divide en dos capas:
1.El subnivel Convergencia de la Transmisión (TC) Encargado de adaptar la velocidad y de crear el datastream para su posterior transmisión al medio físico. El proceso inverso se realiza en el otro extremo de la red donde el TC destino debe extraer las células del datastream recibido, comprobar su corrección y entregarlas finalmente al nivel superior ATM. Las células incorrectas o vacías se desechan.
2.El subnivel Medio Físico (PM) Es el encargado de la transmisión de bits y de la sincronización de señales. Dos velocidades estandarizadas por el ITU son 155,52 Mbit/s y 622,08 Mbit/s; mientras que el ATM Forum ha estandarizado interfaces con velocidades a 25 Mbit/s, 44,736 Mbit/s, 100 Mbit/s y 155,52 Mbit/s.
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El Nivel Físico debe adaptar la secuencia de celdas a la estructura y a la velocidad del canal de transmisión utilizado.
Datastream del medio de transmisión El servicio portador de la red encargado de transportar la información hasta los usuarios puede ser de dos modelos:
1.Basado en células, es la forma nativa utilizado en redes locales. Consiste en la transmisión directa de la secuencia de células ATM sobre el medio de transmisión que puede ser fibra y cable de diversas categorías. Dependiendo del estándar utilizado deben ser insertadas señales de delineación, sincronismo de las células.
2.Basados en tramas plesiócronas o PDH, las células se agrupan en una trama plesiócrona que incluye funciones de mantenimiento. El estándar utilizado se deriva del IEEE 802.6 utilizado por el DQDB en redes metropolitanas.
3.Basados en tramas síncronas o SDH, en este caso las células son empaquetadas en frames síncronos denominados STM transmitidos a velocidades ópticas múltiplos de 155,52 Mbit/s. Estas estructuras transportan también información de sincronismo y el overhead necesario para el transporte. La ventaja de los frames STM es que ofrecen un mecanismo estandarizado para realizar la multiplexión de los canales a medida que los enlaces aumentan o disminuyen su capacidad de transporte.
El ITU-T seleccionó la SDH como una de las bases para el B-ISDN para el transporte y multiplexión de señales a través de una red óptica. Es importante señalar que el SDH no es en sí mismo una red de comunicaciones, ni forma parte
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CONCLUSIONES
Tal y como reza el más extendido tópico de las redes digitales, el ATM dará soporte tanto a los servicios tradicionales en datos como para las más modernas aplicaciones multimedia en audio y vídeo. Inicialmente especificado para las grandes redes públicas ya ha ampliado su radio a entornos metropolitanos y locales. Si con una sola palabra quisiéramos resumir el impacto que puede provocar el ATM esa palabra sería integración. Se trata de una tecnología altamente escalable capaz de manejar desde una WAN de grandes dimensiones, hasta de controlar el mismo bus interno de un ordenador personal. Una tecnología que puede simultáneamente transportar una videoconferencia y distribuir un paquete de software a escala mundial.
La conclusión más importante puede ser que ATM significa integración, dada su alta escalabilidad, dado que puede ser implementada tanto en WANs grandes o en el bus interno de un PC. ATM puede adaptar, dado a las poderosas funcionalidades proporcionadas por su AAL, cualquier tipo de tráfico, permitiendo la reserva de recursos y completa QoS, que son características no soportadas por muchas otras tecnologías de conmutación en el mercado.
