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viernes, 23 de noviembre de 2012

4.4 Celdas: ATM



El Modo de Transferencia Asíncrono (ATM - Asynchronous Transfer Mode) proporciona un método de transporte flexible que puede adaptarse a la voz, al vídeo y a los datos. Al igual que X.25 y frame relay, ATM dispone de un mecanismo para conmutar unidades de datos a través de las redes. A diferencia de estos protocolos de conmutación de paquetes, que transmiten unidades de datos de tamaño variable, ATM opera con una unidad de datos de tamaño fijo denominada celda. Al estandarizar el tamaño de la unidad de datos, la eficiencia de los conmutadores aumenta significativamente. ATM es el protocolo de transmisión de la RDSI-B (Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha) o B-ISDN. Es capaz de alcanzar velocidades de 155 Mbps, e incluso de 600 Mbps.
El Modo de Transferencia Asíncrona (Asynchronous Transfer Mode), es una tecnología utilizada en telecomunicaciones desarrollada para hacer frente a la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones.
Las redes de tecnología ATM proporcionan tanto un transporte con Tasa de Bit Constante (p.ej. para voz), como un transporte con Tasa de Bit Variable (p.ej. para datos), utilizando de una forma eficiente el Ancho de Banda de la red.
ATM se basa en la Conmutación Rápida de Paquetes o Fast Packed Switching (FPS)

Historia del ATM.
TM fue propuesto por el CCITT en 1988 como base junto con la Red Óptica Síncrona SONET (Synchronous Optical Network) de la red B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network). La tecnología ATM fue propuesta debido a la flexibilidad que aporta para la transmisión de información multimedia.
La primera referencia del ATM (Asynchronous Transfer Mode) tiene lugar en los años 60 cuando un norteamericano de origen oriental perteneciente a los laboratorios Bell describió y patentó un modo de transferencia no síncrono. Sin embargo el ATM no se hizo popular hasta 1988 cuando el CCITT decidió que sería la tecnología de conmutación de las futuras red ISDN en banda ancha (rec I.121). En aquellas históricas fechas los valedores del ATM tuvieron primero que persuadir a algunos representantes de las redes de comunicaciones que hubieran preferido una simple ampliación de las capacidades de la ISDN en banda estrecha. Conseguido este primer objetivo y desechando los esquemas de transmisión síncronos, se empezaron a discutir aspectos tales como el tamaño de las células. Por un lado los representantes de EEUU y algún otro país proponían un tamaño de células grande de unos 128 bytes: `cuanto mayor es el tamaño de las células menor es el overhead parámetro muy importante cuando se desean transmitir datos' era su argumento. Sin embargo los representantes de los países europeos el tamaño ideal de las células era de 16 bytes, y señalaron que un tamaño de célula de 128 bytes provocaría retardos inaceptables de hasta 85 ms. Este retardo no permitiría la transmisión de voz con cierto nivel de calidad a la vez que obligaba a instalar cancelada res de eco.
Después de muchas discusiones ambas partes habían hecho una concesión: el lobby norteamericano proponían 64 bytes y el lobby europeo 32 bytes que 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.

Descripción del proceso ATM.
Con esta tecnología, a fin de aprovechar al máximo la capacidad de los sistemas de transmisión, sean estos de cable o radioeléctricos, la información no es transmitida y conmutada a través de canales asignados en permanencia, sino en forma de cortos paquetes (celdas ATM) de longitud constante y que pueden ser en rutadas individualmente mediante el uso de los denominados canales virtuales y trayectos virtuales.




Modelo de  referencia B-ISDN del CCITTEl modelo de referencia B-ISDN propuesto por el CCITT consta de tres capas: la capa física, la capa ATM y la capa de adaptación de ATM, AAL.
Capa ATM: La capa ATM es la que realiza la conmutación y encaminamiento de las celdas a través de los nodos de la red.
Capa de adaptación AAL: ATM se define para dar soporte flexible de comunicación y transporte de información multimedia. Por tanto, debe ofrecer varios tipos de servicios alternativos. La capa AAL (ATM Adptation Layer) es la encargada de enlazar el servicio ofrecido por la capa ATM a las necesidades específicas del servicio.
Formato de las celdas ATM.
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 y un número de secuencia.
2. Payload, tiene 48 bytes fundamentalmente con datos del usuario y protocolos AAL que también son considerados como datos del usuario.
El estándar define el protocolo orientado a conexión que las transmite y dos tipos de formato de celda:
NNI (Network to Network Interface o interfaz red a red) El cual se refiere a la conexión de Switches ATM en redes privadas
UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red) este se refiere a la conexión de un Switch ATM de una empresa pública o privada con un terminal ATM de un usuario normal, siendo este último el más utilizado.


                   


Campos de celdas ATM.
El VPI (Virtual Path Identifier) etiqueta segmentos de Trayectos Virtuales (VP).
Fundamentos de ATM
  • flexibilidad a cambios futuros,
  • uso eficiente de los recursos disponibles (ancho de banda),
  • red universal.
  • No hay control de flujo ni recuperación de errores. Aunque se exige a la red una probabilidad de pérdida de paquetes inferior a 10-12.
  • ATM opera en modo conexión.
  • La sobrecarga de información de la cabecera es baja, con lo que se consiguen velocidades de conmutación muy altas.
  • El campo de información (payload) es pequeño para poder reducir el tamaño de las colas en el conmutador, disminuyendo el retardo de los paquetes.
  • Paquetes de longitud fija, llamados celdas, lo que simplifica la conmutación de datos.
Los caminos y canales virtuales tienen el mismo significado que las conexiones de canales virtuales (VCC, Virtual Channel Connection) en X.25, que indica el camino fijo que debe seguir la celda. En el caso de ATM, los caminos virtuales (VP), son los caminos que siguen las celdas entre dos enrutadores ATM pero este camino puede tener varios circuitos virtuales (VC).
En el momento de establecer la comunicación con una calidad de servicio deseada y un destino, se busca el camino virtual que van a seguir todas las celdas. Este camino no cambia durante toda la comunicación, así que si se cae un nodo la comunicación se pierde. Durante la conexión se reservan los recursos necesarios para garantizarle durante toda la sesión la calidad del servicio al usuario. Cuando una celda llega a un encaminado, éste le cambia el encabezado según la tabla que posee y lo envía al siguiente con un VPI y/o un VCI nuevo.
Perspectiva de la tecnología ATM
Capa física: La capa física de ATM cubre en términos generales las capas física y de enlace de datos del modelo OSI.
Una celda ATM está formada por 53 bytes: 5 bytes de cabecera y 48 bytes de datos. La cabecera de la celda ATM tiene los siguientes campos:
CFG (4 bits)
Control de flujo. Sólo tiene sentido en el enlace de acceso Usuario-Red. Se utiliza para asignar prioridades a las distintas celdas, según la información que transporten.
VPI (8bits) / VCI (16 bits)
Identificador de conexión virtual. Permite identificar los enlaces que debe atravesar una celda hasta llegar a su destino.
PT (2 bits)
Permite diferenciar entre la información de usuario, la de control y la de gestión.
Res. (1 bit)
Reservado para implementaciones futuras.
CLP (1 bit)
Es un campo de prioridad de pérdida. Si CLP=0 la prioridad es alta, y si CLP=1 es baja.
HEC (8 bits)
Control de error de la cabecera.
ATM proporciona una serie de ventajas con respecto a otros métodos de transmisión:
Las principales características de ATM son las siguientes:
Encaminamiento
El Modo de Transferencia Asíncrona fue la apuesta de la industria tradicional de las telecomunicaciones por las comunicaciones de banda ancha. Se planteó como herramienta para la construcción de redes de banda ancha (B-ISDN) basadas en conmutación de paquetes en vez de la tradicional conmutación de circuitos.
En la actualidad, ATM es ampliamente utilizado allá donde se necesita dar soporte a velocidades moderadas, como es el caso de la ADSL, aunque la tendencia es sustituir esta tecnología por otras como Ethernet que está basada en tramas de datos.

4.3 Mensajes: Store and Forward


Store and Forward o almacenamiento y retransmisión es una técnica empleada en telecomunicaciones en la que la información se envía a una estación intermedia, donde se mantiene y se envía en un momento posterior a su destino final o a otra estación intermedia. La estación intermedia, o nodo en una red contexto, verifica la integridad del mensaje antes de enviarlo.

Esta técnica se utiliza en redes con conectividad intermitente, especialmente en el desierto o entornos que requieren una alta movilidad. También puede ser preferible en situaciones en las que hay largos retrasos en la transmisión y las tasas de error variable y alta, o si una directa, de extremo a extremo de conexión no está disponible.

Esta técnica se origina en las redes tolerantes al retraso. No hay servicios en tiempo real que estén disponibles para estos tipos de redes.

Las redes Store and Forward precedieron al uso de las computadoras. El equipo de teletipo Punto-a-punto se utilizaba para enviar mensajes que se almacenaban en el extremo receptor en cinta de papel perforado en un centro de retransmisión.

Un operador humano en el centro quitaba la cinta mensaje de la máquina receptora, leía la información de direccionamiento, y luego la enviaba hacia su destino, el correspondiente saliente de punto a punto de enlace teletipo. Si el enlace de salida estaba en uso, el operador coloca el mensaje en cinta en una cola física, que generalmente consiste de un conjunto de clips o ganchos.

Un teletipo, TTY (acrónimo actual por la lengua original), télex o radioteletipo es un dispositivo telegráfico de transmisión de datos, ya obsoleto, utilizado durante el Siglo XX para enviar y recibir mensajes mecanografiados punto a punto a través de un canal de comunicación simple, a menudo un par de cables de telégrafo.
Las formas más modernas del equipo se fabricaron con componentes electrónicos, utilizando un monitor o pantalla en lugar de una impresora. El sistema todavía se utiliza para personas sordas o con serias discapacidades auditivas, a fin de poner por escrito comunicaciones telefónicas.

4.2 Paquetes: X.25, Frame Relay



X.25 es  un  estándar  ITU-T  para  redes de  área  amplia  de  conmutación  de  paquetes.  Su
protocolo de enlace, LAPB, está basado en el protocolo HDLC (publicado por ISO, y el cual
a  su  vez  es  una  evolución  del  protocolo  SDLC  de  IBM).  Establece  mecanismos  de
direccionamiento entre usuarios, negociación de características de comunicación, técnicas
de  recuperación  de  errores. 



La  norma  X.25  es  el  estándar  para  redes  de  paquetes  recomendado  por  CCITT,  el  cual
emitió  el  primer  borrador  en  1974.  Este  original  sería  revisado  en  1976,  en  1978  y  en
1980,  y  de  nuevo  en  1984,  para  dar  lugar  al  texto  definitivo  publicado  en  1985.  El
documento  inicial  incluía  una  serie  de  propuestas  sugeridas  por  Datapac,  Telenet  y
Tymnet,  tres  nuevas  redes  de  conmutación  de  paquetes. 

La  X.25  se  define  como  la interfaz entre equipos terminales de datos y equipos de terminación del circuito de datos para  terminales que trabajan en modo paquete sobre redes de datos públicas. Las redes utilizan la norma X.25 para establecer los procedimientos mediante los cuales dos ETD que trabajan  en  modo  paquete  se  comunican  a  través  de  la  red.  Este  estándar  pretende proporcionar  procedimientos  comunes  de  establecimiento  de  sesión  e  intercambio  de datos  entre  un  ETD  y  una  red  de  paquetes  (ETCD).

Aplicaciones y Beneficios

•  Reducción  de  complejidad  en  la  red.  elecciones  virtuales  múltiples  son  capaces  de
compartir la misma línea de acceso.
•  Equipo  a  costo  reducido.  Se  reduce  las  necesidades  del  “hardware”  y  el
procesamiento simplificado ofrece un mayor rendimiento por su dinero.
•  Mejora  del  desempeño  y  del  tiempo  de  respuesta.  penetracion  directa  entre
localidades con pocos atrasos en la red.
•  Mayor  disponibilidad  en  la  red.  Las  conexiones  a  la  red  pueden  redirigirse
automáticamente a diversos cursos cuando ocurre un error.
•  Se  pueden  utilizar  procedimientos  de  Calidad  de  Servicio  (QoS)  basados  en  el
funcionamiento Frame Relay.
•  Tarifa fija. Los precios no son sensitivos a la distancia, lo que significa que los clientes
no son penalizados por conexiones a largas distancias.
•  Mayor  flexibilidad.  Las  conexiones  son  definidas  por  los programas.  Los  cambios
hechos a la red son más rápidos y a menor costo si se comparan con otros servicios.
•  Ofrece mayores velocidades y rendimiento, a la vez que provee la eficiencia de ancho
de banda que viene como resultado de los múltiples circuitos virtuales que comparten
un puerto de una sola línea.
•  Los  servicios  de  Frame  Relay  son  confiables  y  de  alto  rendimiento.  Son  un  método
económico de enviar datos, convirtiéndolo en una alternativa a las líneas dedicadas.
•  El Frame  Relay es ideal para  usuarios que necesitan una conexión de mediana o alta
velocidad para mantener un tráfico de datos entre localidades múltiples y distantes .
•  Opcionales WEB, Libros virtuales: redes...
Frame  Relay  constituye  un  método  de  comunicación  orientado  a  paquetes  para  la
conexión  de  sistemas  informáticos.

  Se  utiliza  principalmente  para  la  interconexión  de redes de área local (LANs, local area networks) y redes de área extensa (WANs, wide area networks)  sobre  redes  públicas  o  privadas.  La  mayoría  de  compañías  públicas  de telecomunicaciones  ofrecen  los  servicios  Frame  Relay  como  una  forma  de  establecer conexiones virtuales de área extensa que ofrezcan unas prestaciones relativamente altas.

Frame Relay es una interfaz de usuario dentro de una red de conmutación de paquetes de área extensa, que típicamente ofrece un ancho de banda comprendida en el rango de 56 Kbps  y  1.544  Mbps.  Frame  Relay  se  originó  a  partir  de  las  interfaces  ISND  y  se  propuso como  estándar  al  Comité  consultivo  internacional  para  telegrafía  y  telefonía  (CCITT)  en 1984. El comité de normalización T1S1 de los Estados Unidos, acreditado por el Instituto americano  de  normalización  (ANSI),  realizó  parte  del  trabajo  preliminar  sobre  Frame Relay.