Tema 6 Redes Frame Relay y ATM

Tema 6 Redes Frame Relay y ATM
Rogelio Montañana Departamento de Informática Universidad de Valencia Redes

Sumario Frame Relay ATM: Formato de celdas y conmutación
Redes Frame Relay y ATM Sumario Frame Relay ATM: Formato de celdas y conmutación Categorías de servicio, parámetros, conformación y vigilancia de tráfico Direcciones y autoconfiguración Redes

El problema de la Red completamente mallada
Redes Frame Relay y ATM El problema de la Red completamente mallada Zaragoza Y Z X Barcelona Madrid W Sevilla Supongamos que queremos conectar entre sí un conjunto de routers de forma que exista un mallado total de la red, es decir conectividad directa de todos con todos. Si tenemos n routers es necesario establecer desde cada router n-1 conexiones. Además cuando añadimos un nuevo router es preciso activar 2*n nuevas interfaces (una en cada uno de los routers existentes mas n en el nuevo router). Como consecuencia de esto el mallado total es excesivamente complejo y caro, por lo que resulta inviable salvo cuando se trata de redes muy pequeñas. Además cada nueva línea punto a punto que se establece se ha de contratar con el operador correspondiente, para lo cual se debe elegir una velocidad dentro de la gama de velocidades posibles. La velocidad de una línea punto a punto no puede cambiarse, para ello es preciso darla de baja y contratar una nueva, con los consiguientes problemas de costos, plazos de instalación, etc. Conexión con líneas punto a punto entre routers, conectividad total. La velocidad de cada línea es difícil de modificar Al añadir un nuevo router hay que instalar líneas e interfaces en todos los nodos Redes

Topología de una red Frame Relay
Redes Frame Relay y ATM Topología de una red Frame Relay Y Circuito Virtual Zaragoza Línea punto a punto Switch Frame Relay Switch Frame Relay Z Switch Frame Relay X Barcelona Madrid Switch Frame Relay El caudal de cada circuito se puede modificar por configuración en los conmutadores Se pueden añadir circuitos sin establecer nuevas líneas ni modificar el número de interfaces en los routers Sevilla Si en vez de enlaces punto a punto utilizamos una red de conmutación de paquetes, como Frame Relay, es posible establecer un gran número de circuitos virtuales utilizando una sola interfaz física. Cada router de la red se une únicamente con una línea punto a punto al conmutador Frame Relay de su ciudad, a través de la cual discurre el tráfico de todos los circuitos virtuales. Cuando se añaden routers es sencillo definir nuevos circuitos virtuales para conectarlos con los routers que se quiera, e incluso con todos ellos. Los circuitos virtuales son simples definiciones en la configuración de los conmutadores Frame Relay. Cada circuito virtual tiene asociado un caudal en la configuración del conmutador. Si se desea modificar el caudal de un circuito virtual sólo hay que hacer un cambio en la configuración del circuito en el conmutador Frame Relay por el que accede a la red. Normalmente la línea de acceso a la red Frame Relay debe tener una capacidad suficiente para soportar el caudal agregado de todos los circuitos virtuales que tiene configurado el equipo. De lo contrario se podrían dar problemas de congestión en el acceso. W Redes

Funcionamiento de una red Frame Relay
Redes Frame Relay y ATM Funcionamiento de una red Frame Relay Zaragoza Y DLCI = 17 DLCI = 16  DLCI = 18 Sw FR DLCI = 16 DLCI = 16  B  DLCI = 16 Sw FR Sw FR DLCI = 17 Z C X A Barcelona Madrid DLCI = 16 Sw FR Tabla de circuitos virtuales en B D Circuito Puerto DLCI DLCI = 16 Sevilla Rojo  16  Esta figura muestra como se realiza la conmutación de tramas en una red Frame Relay. Supongamos que tenemos cuatro conmutadores, A, B, C y D; estos desempeñan aquí un papel equivalente a los routers en una red IP. Además disponemos de cuatro routers, X, Y, Z y W, que en la red Frame Relay desempeñan el papel de hosts. Esta es una situación bastante habitual ya que permite aprovechar una única conexión Frame Relay para conectar toda una red local. En primer lugar el host X desea establecer un circuito virtual con el host Y. Para ello establece una conexión con el conmutador A empleando el DLCI 16, pues es el primero que está libre (los DLCI inferiores están reservados para funciones de servicio de la red, tales como señalización). Para constituir el circuito el conmutador A establece una conexión con B usando también el DLCI 16 y lo mismo hace B con Y. El conjunto de las tres conexiones establece un circuito virtual, que llamaremos el circuito ‘rojo’, entre X e Y. Ahora supongamos que queremos establecer un segundo circuito, pero esta vez entre W e Y, y que dicho circuito lo establecemos usando la ruta D-A-B. Procedemos como antes, usando el DLCI 16 en el tramo W-D y D-A, pero al establecer la conexión A-B no podemos utilizar este DLCI pues ya está ocupado por el otro circuito, por lo que empleamos el DLCI 17. Lo mismo ocurre en el tramo B-Y. Así pues el segundo circuito (verde) utiliza el número de DLCI 16 en algunos tramos y el 17 en otros. Esto no supone ningún problema pues cada conmutador sabrá por sus tablas la correspondencia de los DLCIs, como se muestra en la figura para el caso del conmutador B. Por último Z establece un circuito con Y, para lo cual emplea la ruta Z-C-B-Y. Como puede verse en la figura este circuito coincide con los otros únicamente en el enlace B-Y, por que en este tramo deberá utilizar un número de DLCI diferente a los otros dos. En cambio en los tramos z-C y C-B, donde está solo, puede utilizar el DLCI 16 sin problemas. Verde  17  W Azul  16  18 DLCI: Data Link Connection Identifier Redes

CRC del paquete con confirmación del receptor
Redes Frame Relay y ATM Comparación de las redes de conmutación de paquetes orientadas a conexión (CONS) Red Apogeo Velocidad típica Paquete máximo Protecc. errores nivel de enlace Orientado a X.25 9, Kb/s 128 bytes CRC del paquete con confirmación del receptor Solo Datos Frame Relay 1992 - Mb/s 8192 bytes CRC del paquete ATM 1996 - Mb/s 53 bytes CRC de cabecera solamente Datos, voz y vídeo Frame Relay es realmente solo un miembro más de la familia de tecnologías utilizadas en redes de conmutación de paquetes orientadas a conexión, entre las que también se encuentran X.25 y ATM. El presente cuadro compara de forma muy resumida las principales características de cada una de ellas. X.25 es una tecnología hoy anticuada pero que desarrolló un papel importante en su momento por ser la primera red de conmutación de paquetes orientada a conexión que se estandarizó. ATM es la última evolución de este tipo de redes y será objeto de un estudio más detallado en la segunda parte de este tema. Redes

Características de las redes CONS
Redes Frame Relay y ATM Características de las redes CONS Cada paquete va marcado con una etiqueta identificativa propia La etiqueta es (puede ser) modificada por cada conmutador por el que pasa el paquete. El conmutador tiene una tabla que asigna la nueva etiqueta y la interfaz de salida en función de la etiqueta vieja y de la interfaz de entrada El conjunto de enlaces por los que discurre un paquete forman un camino extremo a extremo que denominamos ‘circuito virtual’ Los circuitos virtuales permiten que diferentes usuarios, equipos, aplicaciones, etc., compartan enlaces sin que sus paquetes se mezclen (viajan ‘juntos pero no revueltos’). La infraestructura se aprovecha mejor y los costos se reducen Redes

Estructura de trama Frame Relay
Redes Frame Relay y ATM Estructura de trama Frame Relay Bytes  1 2-4 0-8188 2 1 Dirección Datos CRC Protocolo orientado a conexión. Normalmente PVC (Permanent Virtual Circuit) Las tramas pasan de nodo a nodo, comprobándose normalmente el CRC en cada salto. Si es erróneo se descarta. Funcionamiento Store&Forward (mayor retardo que líneas punto a punto) El campo dirección contiene información del VC (DLCI) y parámetros de control de tráfico Frame Relay. Normalmente ocupa 2 bytes, aunque puede tener 3 ó 4. A nivel de enlace Frame Relay utiliza el protocolo LAPF, que es una variante del HDLC: Por eso la estructura de trama Frame Relay tiene un formato que corresponde a la estructura general de una trama HDLC. La trama misma está separada de sus vecinas por los delimitadores ‘ ’. Dentro contienen un campo dirección que puede tener una longitud de 2, 3 ó 4 bytes, después los datos y por último un CRC de 2 bytes. El campo dirección es, como veremos luego, la esencia del funcionamiento de Frame Relay. Contiene entre otras cosas el número de DLCI que corresponde a esta trama. El campo dedicado a los datos puede contener cualquier secuencia de bits, pues se soporta transparencia total. La longitud total de la trama (sin contar delimitadores) no puede ser superior a 8 KBytes (8192 bytes) por lo que el campo datos puede tener una longitud máxima de 8188 bytes (en el caso de que el campo dirección tenga dos bytes). Aunque estos son los límites máximos que impone el estándar en la mayoría de las implementaciones se imponen límites más reducidos, en torno a los bytes. El CRC permite detectar errores que han sido introducidos por el medio de transmisión. Normalmente cada conmutador Frame Relay comprueba el CRC cuando recibe la trama. En caso de que el CRC recibido no coincida con el calculado a partir del contenido de los datos el conmutador descartará la trama sin más (no notificará nada al emisor). Redes

Estructura del campo Dirección
Redes Frame Relay y ATM Estructura del campo Dirección DLCI Superior C/R 8 7 6 5 4 3 2 1 DLCI Inferior DE FECN BECN DLCI sup/inf: especifica el DLCI. Puede cambiar en cada salto. Normalmente 10 bits, puede llegar a 23 (dirección de 4 bytes). C/R: significado específico de la aplicación, no indicado en FR FECN: Forward Explicit Congestion Notification BECN: Backward Explicit Congestion Notification DE: Discard Elegibility (si 1 -> tramas de ‘2ª clase’) El campo Dirección puede tener una longitud de 2, 3 ó 4 bytes. El formato de 2 bytes, que es el que se muestra en esta diapositiva, es el más habitual. El campo DLCI lleva anotado el número del DLCI al que pertenece la trama en esa parte del camino. Cada conmutador por el que pasa la trama modificará el valor de este campo en función de lo que le indiquen las tablas de circuitos que tiene definidas. Normalmente el DLCI tiene una longitud de 10 bits, divididos en dos partes según se ve en la figura. Esto impone un límite máximo de 210 = 1024 circuitos máximos definibles en una misma conexión. Los formatos en que el campo dirección tiene 3 ó 4 bytes de longitud disponen de un DLCI de mayor longitud, por lo que permiten un número más elevado de DLCIs. Así por ejemplo con el campo dirección de 4 bytes se dispone de 23 bits para el DLCI. Los campos FECN y BECN son flags que actúan como indicadores explícitos de congestión. Su funcionamiento lo explicaremos más adelante. El campo DE permite establecer el control de tráfico de Frame Relay. El funcionamiento se comentará también más adelante. Redes

Redes Frame Relay y ATM DLCIs de Frame Relay Con 10 bits el DLCI puede valer normalmente entre 0 y 1023 Los valores del 0 al 15 y del 992 en adelante están reservados para funciones especiales. Las funciones LMI (Local Management Interface) permiten que el conmutador Frame Relay indique al host (o router) que DLCI tienen los PVC que están definidos. De esta forma el router se puede autoconfigurar. Redes

Control de tráfico en Frame Relay
Redes Frame Relay y ATM Control de tráfico en Frame Relay Uno de los aspectos principales de Frame Relay es su posibilidad de definir parámetros para control de tráfico (traffic shaping y traffic policing) Se hace mediante el algoritmo del pozal agujereado, utilizando dos pozales Cada PVC tiene asociados dos parámetros: CIR (Commited Information Rate) EIR (Excess Information Rate) Redes

Traffic Shaping y Traffic Policing en Frame Relay
Redes Frame Relay y ATM Traffic Shaping y Traffic Policing en Frame Relay PVC CIR 1024 Kb/s EIR 384 Kb/s Y Línea de acceso 2048 Kb/s El switch ejerce Traffic Policing Switch FR B Switch FR Switch FR X A C Z Línea de acceso 2048 Kb/s Las funciones de Traffic Shaping y Traffic Policing se desarrollan en base a los parámetros CIR y EIR. En la figura el host X tiene una conexión física al conmutador A de la red Frame Relay mediante un enlace punto a punto de 2048 Kb/s sobre el que se definen dos circuitos virtuales permanentes (PVC) con Y y con Z. Cada PVC tiene un CIR de 1024 Kb/s y un EIR de 384 Kb/s. El Traffic Shaping (desempeñado por X) consiste en vigilar que el tráfico inyectado no sobrepase los valores especificados de CIR (o de CIR + EIR si se está dispuesto a asumir el riesgo de perder alguna trama). En ningún caso estaría justificado superar el CIR+EIR pues ese tráfico se perdería. El Traffic Policing (desempeñado por A) consiste en adoptar medidas cuando se sobrepasen dichos caudales. Las tramas que superen el CIR serán marcadas con el bit DE, mientras que las que superen el CIR+EIR serán directamente descartadas. Por otro lado el caudal agregado que discurre por todos los circuitos que comparten un mismo enlace no puede nunca ser superior a la capacidad de la línea física. Dado que en este ejemplo la capacidad de la línea física coincide con la suma de los dos CIR podemos decir que en este caso el caudal que un PVC utiliza de su EIR se lo tiene que ‘robar’ o ‘pedir prestado’ al CIR del otro PVC. Por ejemplo si X transmite hacia Y en un momento dado con un caudal de 1408 Kb/s (CIR+EIR) el caudal máximo con que X podrá transmitir hacia Z en ese mismo momento será de 2048 – 1408 = 640 Kb/s Aunque aquí hemos analizado únicamente el sentido X  Y y X  Z los PVC son normalmente bidireccionales. Tanto el Traffic Shaping como el Traffic Policing se realizan en los puntos de entrada a la red, no en los de salida. En el ejemplo de la figura la función de Traffic Shaping para el tráfico Y  X y Z  X corresponde a Y y Z, y la de Traffic Policing a B y C, respectivamente. Los valores de CIR y de EIR también son independientes para cada sentido y para cada PVC y pueden no ser simétricos. El router hace Traffic Shaping PVC CIR 1024 Kb/s EIR 384 Kb/s Redes

Funcionamiento del CIR y el EIR
Redes Frame Relay y ATM Funcionamiento del CIR y el EIR Velocidad actual CIR (Committed Information Rate) CIR + EIR (Caudal máximo posible) Transmitir si es posible Transmisión garantizada No transmitir, descartar todo Capacidad del enlace de acceso del host a la red En Frame Relay el parámetro conocido como CIR (Committed Information Rate) establece el caudal garantizado. Se supone que mientras el usuario no exceda dicho valor la entrega de las tramas estará garantizada (siempre y cuando la red se haya dimensionado correctamente). El parámetro EIR (Excess Information Rate) fija en que medida el usuario puede exceder el CIR. Es una especie de tolerancia que se le da a fin de que el usuario pueda aprovechar momentos de baja carga en la red. Cuando la red se encuentra saturada (por ejemplo en horas punta) el usuario se verá limitado al CIR y no podrá aprovechar el EIR, mientras que en momentos en que la red tenga muy poco tráfico podrá disfrutar de todo el EIR (y por supuesto de todo el CIR). Bajo ninguna circunstancia podrá el usuario inyectar en la red un caudal superior a la suma del CIR y el EIR. Switch FR Redes

Redes Frame Relay y ATM Control de tráfico en Frame Relay Se utilizan dos pozales agujereados. Parámetros: Primer pozal: CIR y Bc Segundo pozal: EIR y Be Se cumple que: Bc= CIR * t Be= EIR * t Cuando se supera el primer pozal las tramas se marcan con DE =1. Cuando se supera el segundo se descartan. Bc / CIR = Be / EIR Redes

Redes Frame Relay y ATM Control de tráfico en Frame Relay Tramas que desbordan la capacidad del pozal Bc Tramas enviadas por el host con DE=0 Tramas enviadas por el host con DE=1 Bc = CIR * t Tramas que desbordan la capacidad del pozal Be Be = EIR * t CIR DE=0 Cuando un host inyecta tráfico a través de un circuito virtual en una red Frame Relay el conmutador que le da acceso reserva para esa conexión dos buffers de capacidades Bc y Be. En principio el conmutador va colocando en el buffer Bc las tramas recibidas y las transmite a la red con un caudal igual al CIR. Si el buffer Bc se llena (porque las tramas llegan con un caudal superior al CIR) las tramas excedentes se colocan en el buffer Be, del cual se envían a la red con un caudal igual al EIR. Estas tramas salen a la red con el bit DE puesto a 1. Si el buffer Be también se llena las tramas excedentes son descartadas. Además el host puede enviar determinadas tramas directamente con el bit DE puesto, con lo que serán enviadas directamente al buffer Be. Esto permite al usuario decidir que tramas salen a la red con el bit DE puesto cuando la aplicación permite discernir entre tráfico más y menos importante. Descartar EIR DE=1 Redes

Control de Congestión en Frame Relay
Redes Frame Relay y ATM Control de Congestión en Frame Relay 1: Monitorizar colas 3: Descarto tramas con DE=1 4: Identificar VCs afectados (DLCI) y sentido Switch FR Switch FR Switch FR Switch FR Tráfico incontrolado BECN FECN Switch FR 6: Poner a 1 bit BECN en tramas de vuelta En Frame Relay los conmutadores disponen de varios mecanismos para intentar controlar las situaciones de congestión, según se muestra en esta figura. En primer lugar los conmutadores están continuamente monitorizando el tamaño de sus colas de salida en las interfaces, para detectar la congestión lo antes posible. Cuando se produce una situación considerada peligrosa la primera medida que aplicará el conmutador es descartar las tramas que pasen por el con el bit DE puesto. Si esto no resuelve el problema el conmutador intentará identificar el circuito virtual causante de la congestión y el sentido en que esta se produce. Una vez localizado el causante el conmutador le enviará mensajes explícitos de congestión marcando el bit FECN en las tramas que vienen del host causante de la congestión y el bit BECN en las tramas que van hacia el host causante de la congestión. 2: Situación de congestión 5: Poner a 1 bit FECN en tramas de ida Redes

ATM Servicio orientado a conexión, como F.R.
Redes Frame Relay y ATM ATM Servicio orientado a conexión, como F.R. En vez de tramas celdas de 53 bytes. Motivo: permitir el rápido envío de tráfico urgente Dos niveles jerárquicos para las conexiones: VP, trayectos virtuales (Virtual Paths) VC, canales virtuales (Virtual Channels) Parecido a F.R. con más velocidad y muchas más posibilidades de control de tráfico. Pensado para ofrecer calidad de servicio. Redes

Conmutador ATM con puertos de 155 y 622 Mb/s
Redes Frame Relay y ATM Conmutador ATM con puertos de 155 y 622 Mb/s Puertos 155 Mb/s en cobre (UTP-5) Puertos 155 Mb/s en fibra Puerto 622 Mb/s en fibra En esta figura se muestra un conmutador ATM típico. En este ejemplo en concreto el conmutador dispone de 12 puertos de 155 Mb/s (OC-3c) de los que cuatro utilizan interfaz en cable de cobre UTP categoría 5 (conector RJ-45) mientras que los 8 restantes utilizan puertos OC-3c en fibra óptica (conector SC/SC). Además hay un puerto OC-12c de 622 Mb/s. La capacidad total agregada del conmutador es pues de 2488,32 Mb/s. Además de los puertos de conmutación ATM el conmutador dispone de dos puertos especiales. Uno de ellos es la consola, que en este caso está identificada como ‘TERMINAL’ . Se trata de una interfaz RS-232 que se utiliza para la configuración inicial del equipo. Puede tener conectores de varios tipos, en este caso utiliza un conector (igual que los puertos OC-3c en cobre). El otro puerto es un Ethernet 10BASE-T (también con conector RJ-45) que se utiliza para permitir la configuración remota del conmutador cuando aún no está configurada la parte ATM. Para poder acceder al conmutador por el puerto Ethernet es necesario una configuración mínima, por ejemplo asignarle una dirección IP a este puerto. Para esto se utiliza el puerto de consola. Redes

Cabecera de celda ATM Celda NNI Celda UNI 8 bits 8 bits GFC VPI VPI
Redes Frame Relay y ATM Cabecera de celda ATM 8 bits 8 bits GFC VPI GFC: Generic Flow Control. No usado VPI: Virtual Path Identifier. Hasta 256 (UNI) o 4096 (NNI). VCI: Virtual Channel Identifier. Hasta PTI: Payload Type Identifier. 3 bits. CLP: Cell Loss Priority. 1 bit. HEC: Es un CRC de toda la cabecera. 8 bits. VPI VPI VPI VCI VPI VCI VCI VCI VCI PTI CLP VCI PTI CLP Header Error Check (HEC) Header Error Check (HEC) Carga útil (48 bytes) Carga útil (48 bytes) El formato de una celda ATM varía ligeramente según se trate de una interfaz UNI o NNI. En el caso de la interfaz UNI aparece un campo de 4 bits al principio de la celda denominado GFC (Generic Flow Control). Aunque este campo se pensó inicialmente para ejercer control de flujo sobre el host, en la práctica no se ha utilizado. En el caso de la celda NNI este campo no está presente, con lo que el campo VPI tiene una longitud de 12 bits en vez de los 8 que tiene en la celda UNI. El número máximo de VPIs en una interfaz UNI es pues de 256 mientras que en una NNI es de 4096. El campo VCI tiene una longitud de 16 bits y contiene el número del VCI al que pertenece esta celda. Se dispone por tanto de hasta VCIs diferentes por cada VPI en cada interfaz. El campo PTI tiene tres bits y se utiliza para diversas tareas como se describe en la siguiente transparencia. El campo CLP tiene un bit y desempeña una función similar al campo DE de Frame Relay. Celda NNI Celda UNI Redes

Campo PTI (Payload Type Identifier)
Redes Frame Relay y ATM Campo PTI (Payload Type Identifier) Valor Significado 000 Celda tipo 0 (normal). No hay congestión 001 Celda tipo 1 (fin de mensaje AAL5). No hay congestión. 010 Celda tipo 0 (normal). Hay congestión 011 Celda tipo 1 (fin de mensaje AAL5). Hay congestión 100 Celda OAM (Operation, Administration and Management) de segmento (entre vecinos) 101 Celda OAM (Operation, Administration and Management) extremo a extremo 110 Celda RM (Resource Management) 111 Reservado Usuario Gestión El campo PTI tiene tres bits que se utilizan para diversas funciones. El primer bit (el más significativo) indica si se trata de una celda de usuario (valor cero) o si es una celda de gestión de la red (valor uno). En las celdas de usuario el segundo bit sirve para indicar situaciones de congestión, actuando de forma similar al bit FECN de Frame Relay. La congestión se identifica por el valor uno en este bit. El tercer bit sirve en las celdas de usuario para distinguir dos tipos, las llamadas de tipo 0 (que son las normales) y las de tipo 1. La utilización de dos tipos diferentes sirve por ejemplo en el protocolo de transporte AAL5 para indicar la celda que termina un mensaje. Redes

Funcionamiento de un conmutador ATM
Redes Frame Relay y ATM Funcionamiento de un conmutador ATM Entrada Salida 45 Port VPI/VCI Port VPI/VCI 2 1 29 2 45 29 64 2 45 1 29 1 1 64 3 29 3 3 29 1 64 29 El conmutador dirige las celdas según el VPI/VCI y el puerto de entrada. Los VPI/VCI se fijan al crear el VC. Si son PVCs los fija el operador al configurarlos. Si son SVCs los elije el conmutador (normalmente usando números en orden creciente) En general los VPI/VCI de un circuito cambian en cada salto de la celda en la red Los VPI/VCI han de ser únicos para cada puerto (pueden reutilizarse en puertos diferentes). Se pueden conmutar grupos de VCI en bloque conmutando por VPI En esencia el funcionamiento de un conmutador ATM es muy similar al de un conmutador Frame Relay. La principal diferencia estriba en que en vez de utilizar el valor del DLCI se emplean los valores de VPI/VCI. El significado de los VPI/VCI es puramente local y puede cambiar en cada salto que da la celda por la red. Por tanto una conexión ATM no tiene asociado un valor constante de VPI/VCI. En esta figura empleamos colores para identificar las conexiones. La conexión verde entra por el puerto 1 con el VPI/VCI 29 y sale por el puerto 2 con el VPI/VCI 45. La conexión azul entra también por el puerto 1 con el VPI/VCI 64 y sale por el puerto 3 con el VPI/VCI 29. Ambas conexiones son bidireccionales, como puede verse por la tabla de correspondencias que aparece en la figura. El hecho de que el VPI/VCI 29 se utilice en dos conexiones completamente diferentes no plantea ninguna confusión para el funcionamiento del conmutador, ya que el valor ocurre en puertos diferentes para cada conexión. Tampoco supone problema el hecho de que ambas conexiones compartan un mismo puerto ya que las celdas de una y otra quedan perfectamente identificadas por sus respectivos valores de VPI/VCI. Redes

Algunos VPI/VCI Reservados
Redes Frame Relay y ATM Algunos VPI/VCI Reservados VPI VCI Función 0-14 ITU 15-31 ATM Forum Celda de relleno (Idle Cell) 3 Celda OAM entre conmutadores vecinos (gestión) 4 Celda OAM entre extremos (gestión) 5 Señalización 16 ILMI (autoconfiguración) 17 LANE (LAN Emulation) 18 PNNI (Protocolo de Routing) ITU ATM Forum En esta tabla se muestran algunos ejemplos de los usos más comunes de los VPI/VCI reservados. Algunas de las funciones que aparecen aquí las describiremos con algún detalle en las diapositivas siguientes. Redes

Bucle de abonado (conexión ADSL) Circuito permanente ATM
Redes Frame Relay y ATM Arquitectura de una red ADSL /25 VPI 8, VCI 32, PCR 2000/300 Kb/s VPI 8, VCI 32, PCR 512/128 Kb/s /25 /25 Red ATM Red telefónica /25 Internet VPI 8, VCI 32, PCR 256/128 Kb/s Router ADSL En esta figura se muestra un ejemplo de cómo se establecen los circuitos ATM en una red ADSL. En primer lugar los usuarios conectarían sus ordenadores al router ADSL, normalmente mediante una conexión Ethernet 10BASE-T. El router ADSL se conecta mediante el par telefónico con la central telefónica, donde se encuentra un conmutador ATM. El circuito virtual DSLAM se conecta mediante la red ATM del operador con un router, que es el que le dará salida a Internet. Cuando el usuario contrata el servicio ADSL con un operador éste constituye un circuito virtual permanente (PVC) entre su router y el router de salida a Internet. Obsérvese que el operador con el que se contrata el servicio ADSL que da la salida a Internet puede no ser el mismo que gestiona el bucle de abonado, puesto que la red ATM permite establecer el PVC a través de distancias arbitrariamente grandes. Una vez constituidos los PVC ya es posible asociar direcciones IP a cada dispositivo. Normalmente se constituye una subred formada por cada interfaz del router y el conjunto de usuarios que dependen de él (en el ejemplo de la figura la subred es la /25). Esta es una organización habitual en redes NBMA (Non-Broadcast Multiple Access) como ATM, Frame Relay o RDSI. Normalmente la interfaz ADSL del router del usuario recibe la dirección pública que se le asigna a éste, siendo necesario establecer un NAT (Network Address Translation) en el router si se quiere que varios ordenadores puedan conectar al exterior con esta única dirección. Ethernet 10BASE-T Bucle de abonado (conexión ADSL) Enlace ATM OC-3 (155 Mb/s) Circuito permanente ATM Redes

Categorías de Servicio ATM
Redes Frame Relay y ATM Categorías de Servicio ATM Cómoda clasificación de los ‘contratos’ más habituales entre el usuario y el operador Cada categoría define un conjunto de parámetros sobre el tráfico a enviar por la red, que pueden ser: Parámetros de tráfico: el usuario se compromete a no superarlos, la red a satisfacerlos Parámetros de Calidad de Servicio: la red se compromete a cumplirlos. Los parámetros se especifican para cada conexión y para cada sentido (una conexión puede ser unidireccional). Redes

Categorías de Servicio ATM
Redes Frame Relay y ATM Categorías de Servicio ATM Contrato oro Contrato plata Red ATM Contrato Parámetros de tráfico PCR/CDVT SCR/BT MCR Calidad de Servicio Max. CTD Peak to Peak CDV CLR Redes

Servicio CBR (Constant Bit Rate)
Redes Frame Relay y ATM Servicio CBR (Constant Bit Rate) Capacidad reservada no aprovechable Capacidad del enlace CBR2 • CBR2 CBR1 • CBR1 CBR utiliza caudal fijo. Para cada VC se reserva un caudal determinado de forma estática, se use o no se use La mayoría de las aplicaciones no generan un caudal completamente constante; con CBR hay que reservar el máximo que se quiera utilizar, por lo que se desperdicia mucha capacidad del enlace. Redes

Servicio VBR (Variable Bit Rate)
Redes Frame Relay y ATM Servicio VBR (Variable Bit Rate) Capacidad del enlace Capacidad no aprovechada VBR • VBR CBR • CBR VBR permite un caudal variable (a ráfagas) con lo que mejora el aprovechamiento del enlace respecto a CBR. Dos variantes: VBR-rt (real time) y VBR-nrt (no real time) El usuario recibe garantías de QoS (especialmente en VBR-rt) por lo que la capacidad se reserva. Pero si no la emplea queda libre para que la utilicen otros servicios menos exigentes. Redes

Servicio UBR (Unspecified Bit Rate)
Redes Frame Relay y ATM Servicio UBR (Unspecified Bit Rate) Capacidad excedente utilizada por UBR Capacidad del enlace VBR UBR CBR VBR UBR CBR Celdas descartadas en caso de congestión UBR intenta ‘aprovechar las migajas’ que deja VBR (CBR no deja migajas pues la reserva es total) No garantiza caudal mínimo ni tasa máxima de celdas perdidas No devuelve información sobre la congestión de la red Algunas aplicaciones soportan mal la pérdida de celdas Redes

La realimentación de la red evita la congestión y la pérdida de celdas
Redes Frame Relay y ATM Servicio ABR (Available Bit Rate) Capacidad del enlace Tráfico ABR elástico con garantías VBR ABR CBR VBR ABR CBR (PCR, MCR, CLR) La realimentación de la red evita la congestión y la pérdida de celdas ABR rellena los huecos de VBR de forma flexible como UBR, pero: Ofrece un caudal mínimo garantizado MCR (Minimum Cell Rate) La tasa de pérdidas se mantiene baja gracias a la realimentación sobre el grado de congestión en la red Las aplicaciones funcionan mejor al reducirse la pérdida de celdas Redes

Categorías de Servicio ATM. Comparación
Redes Frame Relay y ATM Categorías de Servicio ATM. Comparación Categoría Características CBR Simula línea punto a punto. Reserva estricta de capacidad. Caudal constante con mínima tolerancia a ráfagas. VBR-rt Asegura un caudal medio y un retardo. Permite ráfagas. Utiliza dos pozales agujereados. VBR-nrt Asegura un caudal medio pero no retardo. Permite ráfagas. Utiliza pozal agujereado. ABR Asegura un caudal mínimo, permite usar capacidad sobrante de la red. Incorpora control de congestión UBR No asegura nada. Usa caudal sobrante. Redes

Redes Frame Relay y ATM Parámetros de Tráfico PCR (Peak Cell Rate) y CDVT (Cell Delay Variation Tolerance): Máximo caudal que permite el VC y tolerancia (pequeña) respecto a este caudal SCR (Sustainable cell rate) y BT (Burst Tolerance): Caudal medio máximo permitido y tolerancia a ráfagas (grande) respecto a este caudal MCR (Minimum Cell Rate): Caudal mínimo que la red considera que puede asegurar en ese VC Redes

Parámetros de Calidad de Servicio
Redes Frame Relay y ATM Parámetros de Calidad de Servicio Max. CTD (Maximum Cell Transfer Delay): máximo retardo que puede sufrir una celda (si llega más tarde se considera perdida). Peak-to-Peak CDV (Peak to Peak Cell Delay Variation): máxima fluctuación que puede sufrir el retardo en el envío de una celda. Equivalente al jitter CLR (Cell Loss Ratio): tasa máxima aceptable de celdas perdidas Redes

Vigilancia de tráfico (traffic policing)
Redes Frame Relay y ATM Vigilancia de tráfico (traffic policing) Bit CLP Celda Marcada UPC C B A B 1 A Celda Descartada DEJAR PASAR MARCAR BIT CLP DESCARTAR C En caso de congestión la red puede descartar las celdas marcadas más tarde Redes

Ejemplo de servicio VBR-nrt: ADSL
Redes Frame Relay y ATM Ejemplo de servicio VBR-nrt: ADSL La normativa legal establece tres opciones de servicio ADSL, todas ellas basadas en la categoría de servicio VBR-nrt de ATM. Las celdas que superan el SCR se marcan con CLP=1. Servicio PCR antes (desc./asc., Kb/s) PCR después SCR* (%) CDVT (ms) MBS (celdas) Reducido 512 / 128 (UBR) 1000 / 300 (UBR) - Básico 512 / 128 1000 / 300 10 ? / 4 ? / 32 Class 2000 / 300 0,7 / 32 64 / 32 Avanzada 4000 / 512 ? / ? Premium 8000 / 640 ACG Class 1000 / 512 2000 / 640 50 ACG Avanzada 2000 / 512 4000 / 640 ACG Premium Redes

Reparto de la capacidad de un enlace por categorías de tráfico ATM
Redes Frame Relay y ATM Reparto de la capacidad de un enlace por categorías de tráfico ATM ABR MCR UBR ABR ABR PCR VBR PCR Capacidad del enlace VBR SCR VBR CBR PCR CBR Redes

Formatos de direcciones ATM
Redes Frame Relay y ATM Formatos de direcciones ATM Redes públicas: E.164 como RDSI (15 dígitos decimales) Redes privadas: direcciones NSAP (OSI) del ATM Forum. 20 bytes. Tres formatos posibles. AFI DCC ESI HO-DSP ICD SEL Authority and Format Identifier Data Country Code End System Identifier (IEEE) High Order Domain Specific Part International Code Designator NSAP Selector Formato E.164 45 Formato DCC 39 Formato ICD 47 E.164 Dir. MAC IEEE Existen dos formatos posibles para las direcciones en una red ATM. El primero se basa en el uso de direcciones E.164, formadas por hasta 15 dígitos decimales. Estas son las direcciones utilizadas en RDSI (después de todo ATM es la RDSI de banda ancha). Las direcciones E. 164 se suelen utilizar en redes ATM públicas, es decir cuando se trata de servicios ofrecidos por operadoras. Pero como el uso de direcciones solo es necesario cuando se soportan SVCs y la mayoría de las redes ATM públicas solo soportan PVCs en la práctica este tipo de direcciones está muy poco extendido. El segundo formato se basa en las direcciones OSI (llamadas direcciones NSAP, Network Service Access Point). Son direcciones de 20 bytes que pueden tener tres posibles formatos. Cada uno de ellos está identificado por un valor determinado del primer byte. El formato DCC (Data Country Code) se identifica por el valor X’39’ en el primer byte. Los bytes segundo y tercero contienen el código ISO correspondiente al país, y los 10 byets siguientes se organizan según decide el ente normalizador de cada país. Los seis bytes siguientes (del 14 al 19) contienen el ESI (End System Identifier) que suele ser una dirección MAC única del equipo. El último byte denominado Selector se utiliza para distinguir diferentes entidades dentro de un mismo host. El formato ICD (International Code Designator) se utiliza para organizaciones y empresas multinacionales que no tienen un fácil acomodo en el formato DCC. Se identifica por el valor X’47’ del primer byte. Los bytes segundo y tercero identifican la organización o empresa, y los 10 siguientes se organizan según decide la empresa u organización. Los últimos siete bytes contienen el ESI yel Selector, como en el formato DCC. El formato NSAP E.164 (X’45’) se utiliza para ‘encapsular una dirección E.164 en una dirección NSAP. Respetando los siete últimos bytes para el ESI y el Selector restan cuatro para establecer algún tipo de estructura jerárquica intermedia. Redes

Autoconfiguración ATM
Redes Frame Relay y ATM Autoconfiguración ATM ILMI (Integrated Local Management Interface) Primera parte Cual es el prefijo ATM? Mi MAC = aabb VPI = 0, VCI = 16 UNI port n Direc. MAC = aabb Pref. ATM = ??? Prefijo ATM = F Direc. Port n = ??? Red ESI Red ESI El protocolo ILMI permite la autoconfiguración de los hosts en una red ATM. Para generar la dirección de red de forma automática y garantizar su unicidad se asigna a cada interfaz una dirección MAC IEEE 802 de 48 bits. Cuando arranca el host ATM establece con su conmutador un VC a través del VPI/VCI 0/16. A través de este VC el host envía un mensaje al conmutador en el que le notifica su dirección MAC. El conmutador recibe este mensaje por el puerto n. aabb ? 39.724F ? 19 Bytes 19 Bytes Host ATM Conmutador ATM Redes

Autoconfiguración ATM
Redes Frame Relay y ATM Autoconfiguración ATM ILMI (Integrated Local Management Interface) Segunda parte Red = F VPI = 0, VCI = 16 UNI port n Prefijo ATM = F Direc. Port n = Faabb Direc. MAC = aabb Pref. ATM = F Red ESI Red ESI A su vez el conmutador ATM le envía al host el prefijo de red, compuesto por los 13 primeros bytes de su propia dirección. De esta forma el host puede construir los 19 primeros bytes de su dirección ATM, formados por 13 bytes del prefijo de red y 6 de la dirección MAC. El vigésimo byte corresponde selector y sirve para identificar diversas entidades dentro del mismo host, por lo que es fijado por este de forma autónoma. Por su parte el conmutador también ha averiguado gracias a ILMI los 19 primeros bytes de la dirección ATM del host que tiene conectado por el puerto n. 39.724F aabb 39.724F aabb 19 Bytes 19 Bytes Host ATM Conmutador ATM Redes

Tema 6 Redes Frame Relay y ATM

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