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Tecnologías de Transporte Parte I Prof. Dr. Ing. Gustavo Hirchoren.

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1 Tecnologías de Transporte Parte I Prof. Dr. Ing. Gustavo Hirchoren

2 Material basado en Data and Computer Communications, Sixth Edition, William Stallings

3 Bibliografía Data and Computer Communications, Sixth Edition, William Stallings. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall, Voice over Frame Relay Implementation Agreement, FRF. 11.1, Frame Relay Forum Technical Committee, December 1998.

4 Bibliografía Frame Relay Fragmentation Implementation Agreement, FRF.12, Frame Relay Forum Technical Committee, December Voice Over IP, Uyless Black. Upper Saddle River, NJ: Prentice Hall PTR, 2000.

5 Ejemplo de una RED Multiplexor/FRAD RED 128 Kbps.- Terminal Router Multiplexor/FRAD Central Telefónica Placa E1 Digital Router Modem (Radio, satelital, fibra, etc) Multiplexor/FRAD CIUDAD 3 CIUDAD 1 CIUDAD 2 NODO CIUDAD 1 NODO CIUDAD 2 NODO CIUDAD 3 NODO CIUDAD 4 Swithces

6 Detalle de un punto remoto Multiplexor/FRAD Central Telefónica Placa E1 Router Modem (Radio, satelital, fibra, etc) FXO-FXS G.703 V.35, RS232, X21, etc V.35, RS232, X21, E&M Conversor de interfaz G.703 PSK, FSK, 2B1Q INTERFACES SERIALES

7 Descripción de equipamiento zMULTIPLEXOR: si hablamos de una red de paquetes, realiza multiplexación estadística, si fuese una red de conmutación de circuitos realiza multiplexación determinística en el tiempo. zFRAD (Frame Relay Assembler - Disassembler): dispositivo que recibe la información de niveles superiores de la capa OSI le agrega el header de nivel 2, la transmite y viceversa (se los suele llamar así a los equipos de Frame Relay que también realizan multiplexación estadística)

8 Descripción de equipamiento zPAD (Packet Assembler - Disassembler): dispositivo que recibe la información de niveles superiores de la capa OSI le agrega el header de niveles 3 y 2, la transmite y viceversa (se los suele llamar así a los equipos de X.25 que se encuentran en el cliente) zCONVERSOR DE INTERFAZ: se utiliza en el caso de que por ejemplo el modem no posea el mismo interfaz serial que el FRAD. zMODEM: recibe la información y la modula para hacerla compatible con el canal y viceversa

9 Principios de las redes de packet switching zCircuit switching diseñado para voz yRecursos dedicados a cada llamada particular yMayoría del tiempo una conexión de datos está inactiva yTasa de datos es fija xAmbos extremos deben operar a la misma tasa

10 Operación básica zDatos transmitidos en pequeños paquetes yTipicamente 1000 octetos yMensajes más largos fragmentados en una serie de paquetes yCada paquete contiene info de datos más control zInformación de control yInformación de ruteo zPaquetes son recibidos, almacenados brevemente (buffered) y pasados al próximo nodo yStore and forward

11 Uso de Paquetes

12 Ventajas de packet switching zMayor eficiencia zConversión de tasa de datos yCada estación se conecta al nodo local a su propia velocidad yNodos almacenan datos si se requiere adaptar tasas zPaquetes se aceptan cuando la red está cargada yAumenta retardo de entrega de paquetes zSe pueden usar prioridades

13 Redes con Datagramas zCada paquete tratado en forma independiente zPaquetes pueden tomar cualquier ruta zPaquetes pueden llegar fuera de orden zSe pueden perder paquetes zReceptor debe reordenar los paquetes y recuperar los paquetes perdidos

14 Redes con Circuitos Virtuales zHay una ruta establecida para cada comunicación por la cual circulan todos los paquetes zCall request y Call accept packets establecen el circuito virtual zCada paquete contiene un identificador del circuito virtual en lugar de la dirección de destino zNo se requieren decisiones de ruteo para cada paquete zEl camino no es dedicado

15 Circuitos Virtuales vs Datagramas zCircuitos virtuales yRed puede proveer secuenciamiento y control de error yPaquetes son enrutados más rapidamente yMenos confiable xPérdida de un nodo produce caída de todos los circuitos a través de ese nodo zDatagramas yNo requiere fase de call setup yMás flexible

16 Virtual Circuit and Datagram Operation

17 X.25 z1976 zInterface entre host y red de packet switching zSoporta PVC y SVC ySwitched virtual circuit: dinamicamente establecido yPermanent virtual circuit: fijo, configurado cuando se contrata zUsa tres layers del modelo OSI: yPhysical yData Link yNetwork

18 X.25 Uso de Virtual Circuits

19 X.25 - Physical zDefine las características de la interface entre el Data terminal equipment (DTE) y el Data circuit terminating equipment (DCE) X.25 - Data Link zUsa Link Access Protocol Balanced (LAPB) ySubconjunto de HDLC X.25 - Network zPermite establecer conexiones lógicas (circuitos virtuales) entre terminales

20

21 Control de flujo Sliding Window zPermite que múltiples tramas estén en tránsito zReceptor tiene buffer de tamaño W zTransmisor puede enviar hasta W tramas sin esperar ACK zCada trama se numera zACK incluye el número de la próxima trama esperada zTramas se numeran módulo 2 k (k es la cantidad de bits del campo número de secuencia)

22 Ejemplo de Sliding Window

23 X.25 nivel 2: trama LAP-B

24 Banderas (Flags) zDelimitan los extremos de la trama z zPuede cerrar una trama y abrir otra zBit stuffing se usa para evitar confusión con el patrón de datos y0 se inserta después de cada secuencia de cinco 1s ySi el receptor detecta cinco 1s chequea el próximo bit ySi es 0, es eliminado ySi es 1 y el sétimo bit es 0, se acepta como bandera ySi el sexto y séptimo bits son 1s, se aborta la trama

25 Bit Stuffing zPatrón original: …….. zDespués de bit stuffing: ……. zPatrón original: ………. zDespués de bit stuffing: ……..

26 Ejemplos de operación (1)

27 Ejemplos de operación (2)

28 SVC

29 Formato de paquete

30 Multiplexación de circuitos virtuales zPaquetes contienen un identificador de circuito virtual (VCN) de 12 bits zDTE puede establecer hasta 4095 circuitos virtuales simultáneos con otros DTEs sobre un simple enlace DTC-DCE

31 Numeración de circuitos virtuales

32 Reset y Restart zReset yReinicializa un circuito virtual. Números de secuencia son seteados a cero ySe pierden los paquetes en tránsito. Protocolo de nivel superior debe recuperar los paquetes perdidos yOriginado por pérdida de paquete, error de número de secuencia, congestión, pérdida del circuito virtual interno en la red zRestart yEquivale a Clear request sobre todos los SVC s y Reset request sobre todos los PVCs yOriginado, por ej., debido a la pérdida temporaria de acceso a la red

33 Frame Relay z1988 zDiseñado para ser más eficiente que X.25 zPara ser utilizado en redes modernas de fast packet switching con transmisión digital yEnlaces con menores tasas de error y mayor confiabilidad zFrame Relay soporta: yPVC: generalmente usado actualmente ySVC: señalización Frame Relay ITU-T Q.933

34 Características de X.25 1) Paquetes de control de llamadas transportados en el mismo circuito virtual que paquetes de datos 2) Multiplexado de circuitos virtuales en capa 3 (VCN) 3) Realiza control de error en capa 2, y control de flujo en capas 2 y 3 zConsiderable overhead zNo apropiado para redes digitales modernas con alta confiabilidad

35 Frame Relay - Diferencias 1) Señalización de control de llamadas transportada en una conexión lógica separada de los datos 2) Multiplexado y conmutación de conexiones lógicas en capa 2 (DLCI) yElimina una capa de procesamiento 3) No realiza control de flujo ni control de error hop by hop. Control de error y de flujo end to end (si se usa) es realizado por capas más altas

36 Ventajas de Frame Relay zReducido overhead zApropiado para redes digitales modernas con alta confiabilidad zMenor retardo Voz sobre Frame Relay (VoFR) zMás alto throughput (Rb N x 64 kbps, hasta 2 Mbps). - Usa LAPF-Core (Link Access Procedure for Frame Mode Bearer Services - Core functions Q.922)

37 LAPF Core Formato

38 Transferencia de datos de usuario zSólo un tipo de trama yDatos de usuario yNo tramas de control zNo números de secuencia yNo es posible realizar control de flujo o control de error

39 Colas de un Nodo

40 Efectos de la Congestión zPaquetes recibidos son colocados en los buffers de entrada zSe hace una decisión de ruteo zPaquete se mueve a buffer de salida zPaquetes de buffers de salida son transmitidos tan rápido como sea posible yMultiplexado por división de tiempo estadístico zSi llegan paquetes más rápido de lo que pueden ser enrutados o transmitidos los buffers se llenarán zBuffer overflow descarte de paquetes

41 Interacción de colas La congestión se propaga en la red

42 Mecanismos de Control de Congestión

43 Notificación de congestión explícita zRed alerta a los sistemas terminales de aumento de congestión zSistemas terminales toman medidas para reducir la carga ofrecida zBECN (Backward) yEvitar congestión para el tráfico en la dirección opuesta a la notificación recibida zFECN (Forward) yEvitar congestión para el tráfico en la misma dirección a la notificación recibida

44 Manejo de Tasa de tráfico zCommitted information rate: CIR = Bc/T yTasa de información en [bps] asignada a cada conexión lógica frame relay yCommitted burst size(B c ): [bits] yIntervalo de medición (T): [seg] zMaximum Rate: (Bc + Be) / T y Excess burst size (B e ): [bits]

45 Operación del CIR

46 Access Rate, CIR, Maxim. Rate

47 Voz sobre Frame Relay (VoFR)

48 VoFR - FRF.11.1 zEl servicio de VoFR soporta múltiples canales de voz y datos sobre una simple conexión frame relay zEl servicio de VoFR entrega tramas sobre cada subcanal en el orden en que enviadas zCada payload se empaqueta como una subtrama dentro del campo de información de una trama zCada subtrama contiene un header y payload zEl header identifica el subcanal de voz/datos y, cuando se requiere, tipo de payload y longitud

49 Relación entre tramas y subtramas zEj.: un simple DLCI soporta 3 canales de voz y 1 canal de datos. En la primera trama se empaquetan 3 payloads de voz y en la segunda 1 payload de datos

50 Payloads zCada subcanal transporta un payload primario que contiene tráfico que es fundamental para la operación del subcanal zOtros payloads se pueden enviar para soportar el payload primario (ej. dígitos marcados). Se diferencian del payload primario por la codificación del campo tipo de payload de la subtrama. Un tipo de payload de todos ceros siempre indica un payload primario zHay 3 tipos de payloads primarios: de voz, de fax y de datos

51 Formato de subtrama zCada subtrama consiste de un header de longitud variable y un payload

52 Formato de subtrama yExtension indication (EI)(octeto 1): es seteado para indicar la presencia del octeto 1a, cuando un valor de identificación de subcanal es > 63 o cuando se indica un payload type. Si EI = 0 el payload type implícito es cero yLength indication (LI) (octeto 1): es seteado para indicar la presencia del octeto 1b. El bit LI de la última subtrama dentro de una trama es siempre 0. Para cada una de las subtramas anteriores LI = 1 ySub-channel identification (octetos 1 and 1a): si EI=0 se supone un valor de cero en los dos bits más significativos. Identificadores de subcanales desde a están reservados

53 Formato de subtrama yPayload type (octeto 1a): xBits: Primary payload transfer syntax Dialed digit transfer syntax (Annex A) Signalling bit transfer syntax (Annex B) Fax relay transfer syntax (Annex D) Silence Information Descriptor yPayload length (octeto 1b): indica el número de octetos de payload siguiendo al header yPayload (octeto p)

54 Ejemplos de subtramas zTrama que contiene un simple payload de voz para un subcanal de número bajo zTrama que contiene un simple payload de voz para un subcanal de número alto (> 63)

55 Ejemplos de subtramas zTrama que contiene múltiples subtramas para subcanales 5 y 6. En este caso se requiere el octeto 1a para codificar el payload type y el octeto 1b indicando la longitud del payload para la primera subtrama zTrama que contiene múltiples subtramas para subcanales 5 y 6. En este caso el payload type es cero

56 Requerimientos mínimos zDispositivos de VoFR se clasifican de acuerdo al soporte provisto para las definiciones de sintaxis de transferencia común zDispositivos Class 1 compliant soportan capacidades adecuadas para interfaces de alta tasa de bits. Para el payload primario soporte de G.727 es obligatorio zDispositivos Class 2 compliant soportan capacidades adecuadas para interfaces de baja tasa de bits. Para el payload primario soporte de G.729 o G.729A es obligatorio

57 Fragmentación Frame Relay - FRF.12 zPara soportar adecuadamente tráfico de tiempo real (sensible al retardo) tal como voz sobre enlaces UNI o NNI de baja velocidad, es necesario fragmentar tramas largas de datos que comparten el mismo enlace tal que las tramas cortas no sufran un retardo excesivo zFragmentación permite entrelazar tráfico sensible al retardo sobre una VC con fragmentos de una trama larga sobre otra VC utilizando la misma interface

58 Fragmentación Frame Relay - FRF.12 zFragmentación de tramas es necesaria entonces para controlar retardo y variación de retardo del tráfico de tiempo real zFRF.12 soporta tres aplicaciones de fragmentación: yLocalmente sobre una interface UNI Frame Relay entre DTE y DCE yLocalmente sobre una interface NNI Frame Relay entre DCEs yEnd to end entre dos DTEs Frame Relay interconectados por una o más redes Frame Relay

59 Fragmentación UNI zEs realizada sobre una base de interface zCuando se usa sobre una interface, todas las tramas sobre todos los DLCIs (incluyendo DLCI 0, PVCs y SVCs) son precedidas por el header de fragmentación

60 Fragmentación NNI zSobre enlaces NNI lentos zEs realizada sobre una base de interface zCuando se usa sobre una interface, todas las tramas sobre todos los DLCIs (incluyendo DLCI 0, PVCs y SVCs) son precedidas por el header de fragmentación

61 Fragmentación end to end zA diferencia de fragmentación UNI o NNI, está limitada a fragmentar tramas sobre PVCs seleccionados zEs útil cuando se requiere fragmentación debido a interface(s) lenta(s) UNI o NNI y no es soportada sobre la(s) UNI o NNI

62 Formato de fragmentación para interface UNI o NNI z Un header de fragmentación de dos octetos precede al header Frame Relay z El bit (B)eginning fragment se coloca en 1 en el primer fragmento de datos y en 0 en todos los demás fragmentos de la misma trama original z El bit (E)nding fragment se coloca en 1 en el último fragmento de datos y en 0 en todos los demás z El bit (C)ontrol se coloca en 0 y está reservado

63 Formato de fragmentación para interface UNI o NNI zEl número de secuencia se incrementa módulo 2 12 con cada fragmento de datos transmitido sobre una VC. Se mantiene un número de secuencia separado para cada DLCI zEl bit de bajo orden del primer octeto del header de fragmentación es 1. Permite distinguir el header de fragmentación del header Frame Relay yEsto permite a una entidad de fragmentación (UNI o NNI) detectar la incorrecta configuración de su par, dado que ambas se deben configurar identicamente para usar o no fragmentación sobre una interface

64 Formato de fragmentación end to end z Un header de fragmentación de dos octetos sigue al header de encapsulación multiprotocolo FRF.3.1 z Se ha asignado el Network Layer Protocol ID (NLPID) 0xB1 para identificar a este header de fragmentación z El número de secuencia se incrementa módulo 2 12 con cada fragmento de datos transmitido sobre una PVC. Se mantiene un número de secuencia separado para cada PVC fragmentado entre DTEs pares

65 Ejemplo de fragmentación para interface UNI o NNI

66 Ejemplo de fragmentación end to end

67 Ejemplo de fragmentaciónFRF.11


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