2.2 modelo de referencia del protocolo b-isdn

2.2 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN

• La recomendación I.321 del ITU-T define este protocolo. • El modelo usa la arquitectura jerárquica de niveles del

modelo OSI y el concepto de planos separados para la segregación de funciones.

• Sólo se explican los niveles bajos

Nivel físico

Nivel ATM

Nivel de adaptación ATM

Niveles altos Niveles altos

Plano de control Plano de usuario

Plano de gestión

Gestión de N

iveles

Gestón del Plano de gestión

2.2 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN (2)

• Existen planos:– El plano de usuario.

– El plano de control.

– El plano de gestión.

• Y niveles:– Nivel físico

– Nivel ATM

– Nivel de adaptación ATM

– Niveles altos

Nivel físico

Nivel ATM

Nivel de adaptación ATM

Niveles altos Niveles altos


Plano de gestión

Gestión de N

iveles

Gestón del Plano de gestión


• Plano de usuario:– Tiene una estructura de niveles jerárquicos.

– En lugar de los siete niveles del modelo OSI consiste en cuatro niveles.

– Permite la transferencia de información de las aplicaciones de usuario a través de la red.

– En este plano los controles de flujo y de error son mínimos.


• Plano de control: – Realiza las funciones de control de llamadas y de control de

conexiones.

– Responsable de establecer, gestionar y liberar las conexiones.

– Una llamada puede consistir en múltiples conexiones.

– Una conexión puede ser punto a punto o multipunto,simétrica o asimétrica, ...

– Cualquier conexión puede ser establecida, modificada o finalizada durante una llamada.

– En este plano se transmite la información de señalización.

– Las celdas de señalización pueden ser procesadas directamente por los conmutadores


• Plano de gestión:– Para monitorizar, supervisar y controlar la red.

– Para realizar las funciones de funcionamiento, administración y mantenimiento de los servicios.

– Subdividido en gestión de niveles y en gestión del plano de gestión.

– Gestión de niveles

• Tiene una estructura de niveles

• Son las funciones de gestión específicas a cada nivel, son relativas a los recursos y a los parámetros residentes en las entidades del protocolo


– Gestión del plano de gestión

• No tiene una estructura de niveles

• Son las funciones de gestión relacionadas con el sistema como un todo y con la coordinación entre todos los planos

• Las diferentes funciones podemos identificarlas como:– gestión de fallos para detectar, aislar y corregirlos dinámicamente

– gestión de funcionamiento para continuamente monitorizar, hacer informes y evaluar la conducta de los diversos elementos de la red

– gestión de configuración para chequear o cambiar el status de los servicios

– gestión de contabilidad para recoger, procesar y hacer informes de los recursos usados para la facturación

– gestión de seguridad para regular el acceso a la red


• Nivel físico:– Principalmente transporta la información – Incluye la especificación del medio de transmisión y el esquema

para codificar la señal

• Nivel ATM:– Este nivel es común a todos los servicios y proporciona la

capacidad de transferencia de celdas.– Realiza la conmutación, la multiplexación y el encaminamiento

de celdas

Las funciones del nivel físico y del nivel ATM son las mismas tanto en el plano de usuario como en el plano de control


• Nivel de adaptación ATM:– Es el responsable de adaptar la información de los diferentes

tipos de servicio a la arquitectura ATM, por lo tanto es dependiente del servicio

– Agrupa la información de los niveles superiores en celdas ATM para enviarlas a través de una red ATM

– También extrae la información de las celdas ATM y la transmite a los niveles superiores

2.2.1 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN

ESTABLECIMIENTO DE LA CONEXION

– El usuario hace la petición del establecimiento de una nueva conexión. Esta petición llega al plano de usuario y una señal es enviada al plano de gestión (evento 1)

– La entidad de gestión da las instrucciones al plano de control para preparar un mensaje para el procesador de llamadas (evento 2)

– Este mensaje de señalización es segmentado y expedido por el procesador de llamadas sobre un circuito virtual permanente como una secuencia de celdas ATM (evento 3)


ESTABLECIMIENTO DE LA CONEXION (2)

– Después de procesar esta demanda, el procesador de llamadas toma una decisión de aceptación y, si es afirmativa, le asigna un número de circuito virtual. La decisión tomada y el número de circuito virtual es reenviada como una secuencia de celdas al nodo que ha realizado la petición (usando otro circuito virtual permanente) en el que son reensambladas en un mensaje que es enviado al plano de control (evento 4)

– El plano de control retransmite la respuesta al plano de gestión de usuario (evento 5)



– Cuando la respuesta es negativa, es decir, la petición de conexión es bloqueada, el plano de gestión simplemente deberá avisar al usuario usando un camino paralelo, pero de sentido contrario, al utilizado en el evento 1

– Si la respuesta es afirmativa, es decir, la petición de conexión es aceptada, el plano de gestión da las instrucciones a la entidad de gestión del nivel ATM (evento 6), el cual proporciona el número de circuito virtual al nivel ATM (evento 7)



– Posteriormente, una confirmación es enviada al plano de gestión (evento 8);

– la capa de adaptación ATM (AAL) es advertida, vía la entidad de gestión de la capa AAL, de la nueva conexión (evento 9 y evento 10);

– otra confirmación es enviada al plano de gestión (evento 11);

– y el usuario es advertido, vía la entidad de gestión de la capa de usuario, que la petición de conexión ha sido concedida y que la comunicación sobre la conexión virtual establecida puede empezar (evento 12 y evento 13)




Plano de gestión

Usuario

AAL

Nivel ATM

Nivel Físico

1

2 5

3 4 7 Núm.Circuito Virtual

6 8

12

10

9

6

11

13

Conexión bloqueadaConexión aceptada

Confirmación

Otra confirmación


NIVEL FISICO

• Está especificado en la recomendación de la ITU-T I.432• Las velocidades soportadas por el nivel físico son 155.52

Mbps y 622.08 Mbps • Las funciones típicas del nivel físico son:

– transferencia y recepción de bits

– sincronización de bits

• Tiene dos subniveles:– Subnivel dependiente del medio

– Subnivel de convergencia


NIVEL FISICO: SUBNIVEL DEPENDIENTE DEL MEDIO

• Sólo incluye las funciones que dependen de la naturaleza exacta del medio (fibra óptica, radio enlace, cable coaxial, par trenzado de categorías superiores a 5)

• Proporciona la capacidad de transmisión de bits, incluyendo la transferencia de bits y la alineación de los mismos

• También incluye la codificación y transformación eléctrico-óptica (en la red de acceso se puede utilizar un medio eléctrico en lugar de un medio óptico)


NIVEL FISICO: SUBNIVEL DEPENDIENTE DEL MEDIO (2)

• Si el medio es óptico, el 1 es representado por la emisión de luz y el 0 por la ausencia de luz

• Si el medio es eléctrico se usa el Coded Mark Inversion– El 0 siempre es una transición positiva en la mitad del intervalo

de tiempo correspondiente a un bit, la señal tiene el nivel bajo en la primera mitad del tiempo y el nivel alto en la segunda mitad

– El 1 es siempre una señal de nivel constante durante todo el intervalo de tiempo, este nivel constante se va alternando entre el nivel alto y el nivel bajo para cada uno de los sucesivos 1s

0 1 0 1 1 0 0 0 1 10

Nivel bajo

Nivel alto


NIVEL FISICO: SUBNIVEL DEPENDIENTE DEL MEDIO (3)

• Existen diversos tipos de nivel físico– Basado en la Synchronous Digital Hierarchy (SDH)

• Se impone una estructura en el flujo de celdas ATM.• Esta estructura recibe el nombre de trama• En este caso un conjunto de celdas ATM es encapsulado en

una trama síncrona• Son necesarias celdas nulas

– Basado en celdas• No se impone la utilización de tramas • La estructura consiste en un flujo continuo de celdas• Las celdas son enviadas a medida son generadas• Es necesario un mecanismo de sincronización

– Basado en PDH– Basado en FDDI


NIVEL FISICO: SUBNIVEL DE CONVERGENCIA

• Es el responsable de las operaciones del nivel físico que no dependen del medio

• Podemos distinguir cinco funciones:– Transmission frame generation / recovery

• La transmisión en el nivel físico se realiza mediante tramas

• Es subnivel es el responsable de la generación y mantenimiento de la estructura de la trama apropiada a la velocidad dada


NIVEL FISICO: SUBNIVEL DE CONVERGENCIA (2)

– Transmission frame adaptation

• El intercambio de información en el nivel ATM se realiza mediante un flujo de celdas

• Este subnivel es responsable de poner en el nivel físico y quitar del nivel físico las celdas

• Es el responsable de empaquetar estas celdas en una trama.

• Las funciones que realice dependerán del tipo de trama utilizado en el nivel físico

• Existe la opción (nivel físico basado en SDH) de no tener una estructura de tramas y simplemente transmitir - recibir un flujo de celdas



– Cell delineation• Este subnivel es responsable de generar un punto final para

definir los bordes de una celda de modo que ésta pueda ser recuperada

• Es independiente del sistema de transmisión usado• El Header Error Control (HEC) es utilizado para reconocer

el borde de una celda. Si un HEC correcto es reconocido para un número de celdas consecutivas, se asume que se ha encontrado el borde correcto de la celda.

• Para eludir alineaciones de celda maliciosas o erróneas en la información del usuario, el campo de información de cada celda es desordenado antes de ser transmitido y es ordenado una vez ha sido recibido



• Se recibe un flujo de bits y debemos determinar donde empieza la celda

• El mecanismo de alineación de celdas propuesto se basa en la correlación que existe entre los bits de la cabecera y los bits del campo HEC

• En general se propone utilizar el HEC usando un registro de desplazamiento de 40 bits

• Una vez calculado el HEC de estos bits, si coincide con los últimos 8 bits se considera que los bits corresponden a una cabecera de celda, sino se desplaza un bit el registro de desplazamiento y se repite el cálculo

• El siguiente diagrama de estados nos puede ayudar a explicar el proceso



BUSQUEDA

PRESINC

SINCR

bit a bit

celda a celda

HEC correcto

HEC incorrecto

Delta celdas consecutivas con el HEC correcto

Alfa celdas consecutivas con el HEC incorrecto

SDH: alfa = 7 y delta = 6 Basado en celdas: alfa = 7 y delta = 8



• En el estado BUSQUEDA, el proceso de alineación chequea bit a bit si los bits del HEC son correctos para el campo de cabecera considerado

• Cuando es correcto, se entra en el estado PRESINC. En este estado se asume que se ha encontrado una alineación de celda correcta. Sin embargo, se requiere una confirmación posterior que nos permita asegurarnos de que no hemos detectado erróneamente un HEC válido.

• Si en el estado PRESINC se recibe un HEC incorrecto volvemos al estado BUSQUEDA

• Si en el estado PRESINC se reciben “delta” celdas consecutivas, pasamos al estado SINCH

• El estado SINCH se abandona pasando al estado BUSQUEDA cuando “alfa” celdas consecutivas tiene el HEC incorrecto



– Cell header processing• Cada cabecera de celda es protegida por un código de control de errores

de la cabecera, el HEC.

• Este subnivel es el responsable de generar en el origen el campo de control de error de la cabecera y de procesarlo en el destino para determinar si la celda ha sufrido daños durante la transmisión

• El código de 8 bits seleccionado permite corregir un error aislado y detectar errores múltiples. Aquellas celdas que contienen más de un error en la cabecera son eliminadas

• Para calcular el valor del HEC se usa el polinomio generado por los bits de la cabecera (excluyendo el campo HEC) multiplicado por 8 y dividido por el polinomio x8+x2+x+1.

• El resto de la división (8 bits) se guardan en el campo HEC



– Cell rate decoupling

• Esta función consiste en insertar y suprimir las celdas no asignadas (o libres) para adaptar la velocidad de las celdas a la velocidad disponible en el sistema de transmisión


NIVEL ATM

• Características generales– El nivel ATM es totalmente independiente del medio físico

usado para transportar las celdas ATM

– Se encarga de transportar las celdas de un extremo a otro

– Está orientado a la conexión por lo que una conexión extremo a extremo debe ser establecida antes de que podamos empezar a enviar la información

– El elemento básico es el circuito virtual (VC)

– No proporciona reconocimientos ni retransmisiones de las celdas erróneas, es decir, no garantiza la entrega fiable de celdas. Sin embargo garantiza la entrega ordenada de las celdas pertenecientes a un VC


NIVEL ATM (2)

– El nivel ATM supervisa el flujo de celdas para asegurarse de que las conexiones se mantienen entre los límites negociados en la fase del establecimiento de la conexión.

– Realiza acciones correctivas para asegurarse que la calidad de servicio de las conexiones que se mantienen dentro de los parámetros negociados no se ven afectadas por aquellas que no lo están


NIVEL ATM - Canal Virtual y Camino Virtual

• El nivel ATM tiene dos niveles jerárquicos que son definidos en la recomendación I.113 de la ITU-T:

– Nivel de canal virtual (VC-virtual channel): concepto usado para describir el transporte unidireccional de las celdas ATM las cuales están asociadas por un valor de identificador único común. Este identificador es llamado VCI (identificador de canal virtual) y forma parte de la cabecera de la celda.

– Nivel de camino virtual (VP-virtual path): concepto usado para describir el transporte unidireccional de las celdas que pertenecen al grupo de canales virtuales (VCs) que están asociados por un valor de identificador común. Este identificador es llamado VPI (identificador de camino virtual) y también forma parte de la cabecera de la celda.


NIVEL ATM - Canal Virtual y Camino Virtual (2)

• Relación entre los canal virtuales, los caminos virtuales y el camino de transmisión

– un medio de transmisión puede comprender varios caminos virtuales y cada camino virtual puede transportar varios canales virtuales

– el concepto de camino virtual permite la agrupación de varios canales virtuales



ATM transmission path

ATM virtual path

ATM virtual channel

ATM cells



• En cada uno de los niveles es recomendable distinguir entre enlaces y conexiones:

– Enlace de canal virtual: una manera de transporte unidireccional de celdas ATM entre un punto donde un valor de VCI es asignado y el punto donde este valor es traducido o borrado

– Enlace de camino virtual: esta determinado por los puntos donde un valor de VPI es asignado y traducido o borrado

– Una concatenación de enlaces de canal virtual es llamado conexión de canal virtual (VCC) y proporciona la transferencia de celdas ATM extremo a extremo

– Una concatenación de enlaces de camino virtual es llamada conexión de camino virtual (VPC)



• Relación jerárquica nivel a nivel explicada en la recomendación de la ITU-T I.311

Conexión de canal virtual

Enlace de canal virtual

Conexión de camino virtual

Enlace de camino virtual

Nivel de canal virtual

Nivel de camino virtual

Niv

el

AT

M

Punto final de la conexión del nivel correspondiente

Punto de conexión del nivel correspondiente



• Conexión de canal virtual (VCC)– define una conexión entre dos extremos, éstos pueden ser

usuarios finales, entidades de red o un usuario final y una entidad de red.

– en todos los casos se preserva la integridad de la secuencia de celdas en una VCC; es decir, las celdas se entregan en el mismo orden en que se enviaron

– el uso de una VCC es proporcionado con una calidad de servicio especificada por diversos parámetros: la relación de pérdida de celdas y la variación del retardo

– cuando la conexión es establecida, para cada VCC son negociados los parámetros de tráfico entre el usuario y la red, estos parámetros pueden ser renegociados



• Conexión de canal virtual (VCC)– es full-duplex: cada dirección puede tener distintos parámetros

de servicio (por ejemplo: capacidad)

– tiene asignado un identificador (identificador de camino virtual + identificador de canal virtual : VPI+VCI ) que se utiliza para identificar y encaminar las celdas

– pueden ser permanentes (PVC) o conmutados (SVC)



• Ejemplos de los tres usos de una VCC– Entre usuarios finales: puede utilizarse para la transmisión

extremo a extremo de datos de usuario y de señales de control (como entre el punto final 1 y el punto final 2 y como entre el punto final 2 y el punto final 3)

– Entre un usuario final y una entidad de red: utilizado para la señalización de control usuario - red (como entre el conmutador 1 y el punto final, como entre el conmutador 1 y el punto final 2 y como entre el conmutador 2 y el punto final 3)

– Entre dos entidades de red: se emplea en las funciones de gestión de tráfico y de encaminamiento (como entre el conmutador 1 y el conmutador 2)



Punto terminal 1 Punto terminal 2

Punto terminal 3

Conmutador ATM 1

Conmutador ATM 2

Interface Usurario/Red (UNI)

Interface Red/Red (NNI)

InterfaceUsurario/Red (UNI)

VC8

VC11

VC8

VC11

VC2

VC2

VC21

VC11

VC21

VC11

VC7

VC7

VC9

VC2

VC9

Link1 Link1 Link2

Link2

Link1

Link3

Link4

Link2 Link1

Link2Link3

VP2

VP5

VP2 VP3

VP8

VP3

VP5

Link1

VP3

VP3 VP5

VP2

VP1

VP2

VP1

VP3

VP8

VP3



• Conexión de camino virtual (VPC)– es un haz de VCC con los mismos extremos, de manera que

todas las celdas fluyendo a través de las VCC de una misma VCP se conmutan conjuntamente

– el concepto de camino virtual se desarrolló en respuesta a una tendencia en redes de alta velocidad en la que el costo de control está alcanzando una elevada proporción del costo total de la red

– ayuda a contener el costo de control agrupando en una sola unidad conexiones que comparten caminos comunes a través de la red

– las acciones de la gestión de red pueden ser aplicadas a un pequeño número de grupos de conexiones en lugar de a un gran número de conexiones individuales



• Ventajas de usar los caminos virtuales (VP)– Arquitectura de red simplificada: las funciones de transporte

de red ser diferenciadas en las relativas a una conexión lógica individual (canal virtual) y en aquellas relacionadas con un grupo de conexiones lógicas (camino virtual)

– Incremento en eficiencia y fiabilidad: la red gestiona un número menor de entidades

– Reducción en procesamiento y en el tiempo de establecimiento de conexión: cuando se establece el camino virtual se le reserva una capacidad. Cuando se quiere establecer un nuevo canal virtual las funciones de control sólo deben realizarse en el extremo del camino virtual. No es necesario procesar las llamadas en los nodos de tránsito, por lo que los nuevos canales virtuales requieren un procesamiento mínimo y el tiempo de establecimiento de conexión es menor



– Servicios de red mejorados: el camino virtual se usa internamente en la red y es visible al usuario final. De esta manera el usuario puede definir grupos de usuarios cerrados o redes cerradas de canales virtuales.



• Establecimiento de VCC usando caminos virtuales

Petición de generación de VCC

¿Existe VPC ?

Establecer un nuevoVPC o VCC

NO

¿Se puede satisfacer la QoS?

SI

Bloquear VCC o solicitar más capacidad

NO

¿ Peticióngarantizada?

Bloquear VCC o solicitar más capacidad

Realizaciónde conexión

SI

SI

NO



• Conmutador de caminos virtuales y de canales virtuales – un conmutador de caminos virtuales (VPs) sólo debe

examinar el campo VPI de la cabecera de la celda para multiplexar / demultiplexar y para encaminar la celda dentro del conmutador. De esta manera se aumenta la velocidad del conmutador.

– un conmutador de canales virtuales (VCs) debe examinar todo el campo de encaminamiento, es decir el VCI y el VPI



[HANDEL] pp. 26 fig 4-5



[HANDEL] pp. 27 fig 4-6


NIVEL ATM - Funciones que realiza

• Las funciones de este nivel son– Multiplexación - demultiplexación de celdas

– Traducción de los identificadores de camino virtual (VPI) y de los identificadores canal virtual (VCI)

– Generación - extracción de la cabecera de la celda

– Control de flujo genérico


NIVEL ATM - Funciones que realiza (2)

• Multiplexación - demultiplexación de las celdas– las celdas de las diferentes conexiones que pueden mantenerse

en un nivel físico son multiplexadas en un único flujo de celdas– el VPI+VCI es utilizado para identificar a que conexión

pertenece cada celda– en el receptor la función de demultiplexación dirige la celdas

individuales al VP o VC apropiado

• Existen dos tipos de multiplexación:– multiplexación de canales virtuales: se multiplexan las celdas

correspondientes a los diferentes canales virtuales que son transportados por un camino virtual

– multiplexación de caminos virtuales: se multiplexan las celdas de los caminos virtuales que utilizan un medio de transmisión



• Traducción del VPI y del VCI– El VPI y el VCI está relacionado con las conexiones lógicas y

tienen un significado local– El tamaño pequeño que tiene el campo de la cabecera de la celda

donde se almacena la dirección no permite utilizar una dirección extremo a extremo

– Los valores deben ser traducidos cuando conmutamos de un enlace físico a otro, dado el puerto de entrada se determina el puerto de salida

– Esta traducción se realiza utilizado las tablas de encaminamiento cuyos valores son escritos en la fase de establecimiento de la conexión

– Dependiendo del tipo de conmutador, la traducción puede realizarse en el VCI, en el VPI o simultáneamente en ambos



Inputport VPI VCI...... ...... .....

P a b...... ...... .....

Outputport VPI VCI...... ...... .....Q x y

...... ...... .....VPIa, VCIb

VPIx, VCIy

Input port P

Output port Q

Tabla de encaminamiento en el conmutador



• Generación - extracción de la cabecera de la celda– Estas funciones se realizan en los puntos donde termina el

nivel ATM

– Cuando realizamos la transmisión, la cabecera de la celda es añadida a los datos de usuario que proceden del nivel de adaptación ATM (AAL)

– Todos los campos de la cabecera son generados excepto el campo HEC que es calculado e insertado por el nivel físico

– Esta función también puede incluir la traducción de una dirección a un número lógico de conexión (VPI+VCI)

– Cuando realizamos la recepción, es necesario eliminar la cabecera de la celda antes de que el campo de información de la celda sea entregada al nivel de adaptación ATM (AAL)



– Control de flujo genérico en el interface usuario-red• La función de control de flujo genérico (GFC) sólo es usado

en el interface usuario-red (UNI: User Network Interface)

• Controla el tráfico originado en el equipamiento del usuario y dirigido hacia la red, pero no realiza el control de flujo del tráfico que fluyen en la otra dirección, de la red hacia el usuario

• Este control de flujo genérico podría ser usado por los mecanismos de acceso para implementar diferentes niveles de acceso y prioridades


NIVEL ATM - Formato de la celda

• La celda es el elemento básico del nivel ATM– Cabecera de 5 bytes + campo de información de 48 bytes

• Compromiso entre ANSI (5 + 64) y ETSI (4 + 32)

• La mayor consideración es el delay producido por la paquetización de la voz

• Los diferentes campos de la celda no tienen significado para las celdas del nivel físico. Sólo tienen significado en el nivel ATM

• Las celdas para el UNI y para el NNI son diferentes debido al uso de los bits 5-8 del byte 1


NIVEL ATM - Formato de la celda (2)

• Envío de la celda– Los bytes son enviados en orden creciente empezando por el

byte 1. La cabecera se envía antes que el campo de información– Los bytes de un octeto se envían en orden decreciente

empezando por el bit 8– Para todos los campos, el primer bit enviado es el bit más

significativo (MSB)

8 1123456...

53

Cabecera de 5 bytes

Campo de información de 48 bytes

Celda de 53 bytes



8 14

GFC VPI

VPI VCI

VCI

VCI PTI CLP

HEC

Datos (48 bytes)

Interfaz usuario-red (UNI)

8 14

VPI

VPI VCI

VCI

VCI PTI CLP

HEC

Datos (48 bytes)

Interfaz red-red (NNI)



• Campo GFC (Generic Flow Control)– El uso preciso de este campo no está estandarizado

– Se definen dos modos de operación:

• Acceso controlado, se espera que sea utilizado en las primeras implementaciones ATM y no tiene impacto en el tráfico de usuario enviado a la red.

• Acceso no controlado, la velocidad del flujo de celdas generadas por el usuario es controlado por el UNI

– En las celdas UNI este campo se incorpora al VPI proporcionado mayores capacidades de identificación de caminos virtuales

– Cuando no es usado estos 4 bits son 0s



• Campos VPI y VCI– Etiqueta para identificar respectivamente las conexiones en el

nivel de camino virtual y en el nivel de canal virtual

– Algunas combinaciones de VPI/VCI son reservadas para usos especiales, por ejemplo señalización. El rango de VCI=0 hasta VCI=15 son reservados por el ITU-T. El rango de VCI=16 hasta VCI=31 es reservado por el ATM Forum



• Campo PT (Payload Type - Tipo de carga útil)– Identifica el tipo de tráfico que hay en el campo de información

de la celda, diferenciando entre las celdas que contiene datos de usuario y aquellas que tienen información de la red

– Para las celdas con datos de usuario (0 en el primer bit), este campo es utilizado por la red para indicar que existe congestión (1 en el bit 2) y cuando el tercer bit es 1 indica que la celda transporta información de gestión o de mantenimiento. Esto permite insertar información de gestión de red en una VCC de usuario sin afectar a los datos de usuario.

– Para las celdas de información de red (1 en el primer bit), este campo contiene información de las funciones de supervisión de la red. Por ejemplo 110 indica que es una celda de gestión de recursos



• Campo CLP (Cell Loss Priority)– Se emplea para ayudar a la red cuando hay congestión

– Permite priorizar la pérdida de celdas a dos niveles

– Este campo es de 1 bit

– CLP=0 indica que la celda tiene alta prioridad y debe ser tratada con más “cuidado”, no será descartada a no ser que no quede otra opción

– CLP=1 indica que la celda tiene baja prioridad y pueden ser descartada



– El usuario puede utilizar este campo para insertar información extra en la red, poniendo CLP igual a 1 en aquella celda que esté en desacuerdo con los parámetros de tráfico fijados entre el usuario y la red

– Posteriormente, si la celda encuentra congestión en la red, esta celda es rechazada antes que aquellas que se encuentran dentro de los límites de tráfico fijado



• Campo HEC (Header Error Control)– Sirve para chequear si hay errores en la cabecera de la celda,

(se ha explicado con detalle en el apartado correspondiente al nivel físico).


NIVEL DE ADAPTACION ATM (AAL)

• Adapta la información de los diferentes tipos de servicio a la arquitectura ATM, por lo tanto es dependiente del servicio

• Es una parte esencial de las redes ATM porque adapta el tráfico de usuario a una red basada en celdas

– Agrupa la información de los niveles superiores en celdas ATM para enviarlas a través de una red ATM

– También extrae la información de las celdas ATM y la transmite a los niveles superiores

2.2.3 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN NIVEL DE ADAPTACION ATM (AAL) (2)

• Gracias a este nivel se pueden admitir protocolos no basados en ATM

• Actúa de interface entre las aplicaciones de los usuarios y el nivel ATM

• En el plano de usuario opera en los puntos extremos de la conexión virtual y no opera internamente en la red

• En el plano de control y de gestión el AAL puede ser invocado en los nodos de la red


• El nivel de adaptación tiene un papel fundamental en la habilidad de una red ATM para soportar múltiples aplicaciones

• Debe ser capaz de acomodar una extensa variedad de tráfico:

– No orientado a la conexión

– De datos asíncronos orientado a la conexión

– De voz síncrona

– De aplicaciones de vídeo

• Ha sido diseñado para soportar diferentes tipos de tráfico, como voz, vídeo y datos


• La integración de estos tipos de tráfico puede parecer sencilla una vez hemos convertido las señales analógicas en señales digitales

• Si examinamos los requerimientos de transmisión de voz y de datos vemos que son bastante diferentes

Tener en cuenta que los estándares del nivel de adaptación no definen completamente como gestionar y soportar estos requerimientos


Tolerancia a errores– VOZ Y VIDEO DE BAJA CALIDAD: alta

• La transmisión de voz y de vídeo de baja calidad tienen una alta tolerancia a los errores

• Si se pierde una celda la calidad no se ve muy afectada

– DATOS : sin tolerancia a errores

• La transmisión de datos no tiene tolerancia a los errores

• El cambio de un bit provoca el cambio del significado de los datos


Tolerancia al retardo

– VOZ Y VIDEO: baja

• En la transmisión de voz y de vídeo el retardo de las celdas debe ser constante y generalmente bajo

• Como este tráfico tolera la pérdida de celdas, los paquetes pueden ser descartados para prevenir los retardos excesivos y la congestión en la red

• Las transmisiones de vídeo deben mantener una precisa temporización entre el emisor y el receptor


Tolerancia al retardo

– DATOS: alta

• En la transmisión de datos el retardo puede variar considerablemente

• Se pueden transmitir asíncronamente sin precisar una temporización entre el emisor y el receptor

• Diferentes aplicaciones presentan diferentes requerimientos de retardo: el tráfico entre LANs es más sensitivo al retardo que el correo electrónico


Longitud de las colas de los nodos – VOZ Y VIDEO: cortas

• Deben ser cortas para reducir el retardo o al menos para hacerlo mas predecible

• Pero si son cortas ocasionalmente pueden estar llenas y producir pérdida de celdas

– DATOS: largas

• Requieren que las colas sean largas para prevenir la pérdida de paquetes

2.2.3 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN NIVEL DE ADAPTACION ATM (AAL): Subniveles

• El nivel de adaptación está dividido en:

– Subnivel de convergencia (CS):

• Su función depende del tipo de tráfico que debe ser procesado por el AAL

• Es dependiente del servicio

– Subnivel de segmentación y de ensamblado (SAR)

• En el emisor procesa en celdas ATM los datos de usuario que son de diferentes tamaños y formatos

• En el receptor hace el proceso contrario, reemsabla las celdas en el formato del usuario

Nivel de usuarioCS

SARNivel ATMNivel Físico

Nivel AAL

2.2.3 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN NIVEL DE ADAPTACION ATM (AAL): Subniveles (2)

• En algunas aplicaciones los datos de usuario son tramas de incluso varios miles de bytes que se deben segmentar, mientras que para otras aplicaciones (p.e. de voz) los datos de usuario son flujos de bits que se deben agrupar

• El nivel de adaptación coloca alrededor de los segmentos de datos de usuario una cabecera y una cola (para algunos AALs la cabecera y la cola pueden estar vacías)

• La cabecera de información es necesaria para reconstruir en el receptor el bloque original de datos de usuario. Puede incluir mecanismos para detectar errores.


• Una vez se han añadido la cabecera y la cola a los paquetes de datos de los niveles superiores, este paquete es segmentado en unidades de datos cuyo tamaño varía de 44 a 47 bytes , dependiendo del tipo de AAL utilizado

• El subnivel de segmentación y ensamblado añade otra cabecera y posiblemente una cola (que volverá a depender del tipo de tráfico) a cada unidad de datos para obtener finalmente una unidad cuyo tamaño será siempre de 48 bytes, es decir, para obtener una celda ATM.


Datos de usuarioCabecera Cola

De 1 bit a miles de bytes

ATM

Cabecera

48 bytes

Cabecera

5 bytes

48 bytes

Cola

De 44 a 47 bytes

(CS) Subnivelde Convergacia

Datos de usuario

Segmentación

AAL

(SAR) Subnivel de segmentación y ensamblado

2.2.3 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN NIVEL DE ADAPTACION ATM (AAL): Servicios

• El documento I.362 de la ITU-T especifica como servicios ofrecidos por el nivel AAL:

– Gestión de errores de transmisión

– Segmentación y ensamblado

– Gestión de condiciones de pérdida de celdas y de celdas mal insertadas

–Control de flujo y temporización

2.2.3 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN NIVEL DE ADAPTACION ATM (AAL): Servicios (2)

• Se han definido cuatro tipos de servicios teniendo en cuenta:

– restricciones de tiempo entre el origen y el destino

– tasa de bits (velocidad)

– modo de conexión

Clase A

No orientado a conexión

Tipo 1

Clase B Clase C Clase D

Requerido No Requerido

VariableConstante

Orientado a conexión

Tipo 2 Tipo 3/4, Tipo 5 Tipo 3/4

Tiempo

Tasa de bits

Modo de conexión

2.2.3 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN NIVEL DE ADAPTACION ATM (AAL): Servicios (3)

• Inicialmente se definió para cada uno de estos servicios un protocolo (AAL 1 - AAL 2 - AAL 3 - AAL 4)

• Los protocolos AAL 3 y AAL 4 se unieron dando lugar al protocolo AAL 3/4

• Posteriormente apareció un nuevo protocolo AAL 5

2.2.3 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN NIVEL DE ADAPTACION ATM: AAL 1

• AAL 1:– Diseñado para llevar tráfico de tipo CBR

– Retardos y variaciones de retardo mínimas

– Detecta pérdida de celdas e intenta corregirla

2.2.3 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN NIVEL DE ADAPTACION ATM: AAL 1 (2)

• Subnivel de segmentación y ensamblado–Dados 47 o 46 bytes, añade 1 o 2 bytes de cabecera

– SN: Número de secuencia, sirve para detectar las celdas mal insertadas o pérdidas

– SNP: Campo de protección del campo SN capaz de corregir errores de 1 bit y de detectar errores múltiples.

Si hay errores y no pueden ser corregidos por el subnivel de segmentación y ensamblado, se informa al subnivel de convergencia. Esta información no se utiliza para pedir la retransmisión, debido a que el retraso sería inaceptable

Datos de usuarioApuntador(opcional) SNPSN

4 bits 1 byte4 bits


• Subnivel de convergencia– No se necesita una cabecera separada en el nivel de convergencia

– Dentro del campo SN, podemos encontrar en el primer bit el campo de indicación del subnivel de convergencia (CSI) que sirve para indicar la existencia del subnivel de convergencia y que el apuntador de 1 byte existe. La utilización de esta indicación es opcional

– La funcionalidad de este bit es permitir que la celda pueda ser llenada parcialmente si la aplicación de usuario lo requiere con el objetivo de reducir el retardo. El número de octetos utilizados por la información de usuario es un valor constante, el resto consiste en bytes vacíos.


• Servicios proporcionados:– Transferencia de datos de usuario con velocidad constante (CBR)

– Transferencia de información de tiempo entre fuente y destino

– Transferencia de información estructura entre fuente y destino

– Indicación de pérdida y de información errónea que no es recuperada por el tipo de adaptación 1


• Funciones globales:– Segmentación y reemsamblado

– Manejo de las variaciones en el retardo de celdas

– Manejo del retardo de ensamblado en el “payload” de celdas

– Manejo de celdas pérdidas y mal insertadas

– Recuperación en el destino de la frecuencia de reloj de la fuente. Existen diversos métodos.

– Recuperación en el destino de la estructura de datos de la fuente

– Monitorización y manejo de errores en el bit PCI

– Monitorización de la información del usuario para detectar bits erróneos y realizar las posibles acciones de corrección


• Funciones del subnivel de segmentación y de ensamblado :– Mapeo entre las unidades de datos del nivel de convergencia y del

nivel de segmentación y reemsamblado

– Indicar la existencia de funciones en el subnivel de convergencia

– Numeración secuencial

– Protección de errores


• Funciones del subnivel de convergencia :– Manejo de las variaciones en el retardo de celdas


– Para algunos servicios, recuperación en el destino de la frecuencia de reloj de la fuente

– Transferencia de la información de estructura

– Remitir corrección de error para vídeo de alta calidad y audio

– Informar del estado de rendimiento extremo a extremo


• AAL 2:– Adecuado para tráfico de tipo VBR que tiene restricciones de

tiempo entre la fuente y el destino

– Delimita los mensajes

– Detecta pérdida de celdas y celdas con errores


– No está totalmente estandarizado, la codificación y el tamaño de cada campo aún no esta determinado

– SN: Número de secuencia, cada vez se incrementa en 1

– IT: Campo del tipo de información, puede indicar inicio de mensaje, continuación de mensaje o final de mensaje. Se utiliza cuando una trama debe ser fragmentada

– LI: Indicador de longitud, para determinar el número de bytes que hay en el campo de datos útiles

– CRC: Comprobación de redundancia cíclica

Datos de usuario ITSN CRCLI

48 bytes


• Servicios proporcionados:– Transferencia de datos de usuario con velocidad variable (VBR)

– Transferencia de información de tiempo entre fuente y destino

– Indicación de pérdida y de información errónea que no es recuperado por el tipo de adaptación 2. Si es necesario, el nivel superior puede ser informado sobre los errores (pérdidas celdas y celdas mal insertadas) que no pueden ser corregidos por el nivel de adaptación ATM


• Funciones globales:– Segmentación y reemsamblado

– Manejo de las variaciones en el retardo de celdas


– Recuperación en el destino de la frecuencia de reloj de la fuente

– Recuperación en el destino de la estructura de datos de la fuente

– Monitorización y manejo de errores en la cabecera y en la cola

– Monitorización de la información del usuario para detectar bits erróneos y realizar las posibles acciones de corrección


• Funciones del subnivel de segmentación y de ensamblado :– Se estudiarán mas adelante

• Funciones del subnivel de convergencia :– Se estudiarán mas adelante

2.2.3 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN NIVEL DE ADAPTACION ATM: AAL 3/4

• AAL 3/4:– Tráfico sin restricciones de tiempo (ABR y UBR)

– Puede ser usado tanto por servicios orientados a la conexión como no orientados a la conexión

– En el modo no orientado a la conexión no realiza todas las funciones requeridas por un servicio de este tipo, ya que funciones como encaminamiento y direccionamiento se realizan en el nivel de red

– Puede trabajar en dos modos: flujo de bits y modo mensajes (<64KB)

– Puede multiplexar varias sesiones sobre un mismo VC


• Servicios proporcionados:– Servicio en modo mensaje: en este caso una única unidad de

datos de usuario es utiliza para la unidad del subnivel de convergencia. Ésta es transformada por el nivel AAL en una o más unidades del subnivel de segmentación y ensamblado. Este servicio es proporcionado para transportar datos de usuario de longitud fija o variable

datos usuario

No usado

CS

SAR


• Servicios proporcionados:– Servicio en modo flujo de bits: es usado para un flujo de datos

continuo de baja velocidad con bajos requerimientos de retardo. En este caso uno o varios datos de usuario de tamaño fijo, que puede ser incluso de un octeto, son transportados en una unidad del subnivel de convergencia.

No usado


• Ambos modos de servicio pueden ofrecer cualquiera de los siguientes modos de operación

– Operación asegurada: cada unidad de datos de usuario es entregada sin ninguna modificación causada por errores. Cualquier unidad de usuario pérdida o con errores es retransmitida. Además, el control de flujo es soportado entre los puntos extremos. El uso de este modo de operación está restringido a conexiones AAL punto a punto

– Operación no asegurada: una unidad de datos de usuario puede ser entregada con errores o incluso no ser entregada. En este caso, unidades de datos de usuario erróneas o perdidas no son retransmitidas. El proporcionar control de flujo es opcional

2.2.3 MODELO DE REFERENCIA DEL PROTOCOLO B-ISDN NIVEL DE ADAPTACION ATM: AAL 3/4 (2)

• Subnivel de convergencia

– CPI: Identifica el tipo de tráfico– Btag: Identifica los paquetes de usuario que pertenecen a una

sesión. Se incrementa para sucesivas unidades de datos de usuario– Bsize: Tamaño del buffer para poder almacenar los datos de

usuario– Relleno: De 0 a 3 bytes para que sea un multiplo de 32 bits – Campo de alineación: bits que no contienen información puestos

para que la cola sea múltiplo de 32 bits– Etag: Toma el mismo valor que el campo Btag– Longitud: Indica el tamaño de la trama

Datos de usuario BsizeBtag EtagAlin.

De 1 a 65535 bytes

CPI Long.

1 byte 1 byte 2 bytes 1 byte 2 bytes1 byte

Rell.

0...3 bytes

cola


• Subnivel de segmentación y de ensamblado – La unidad de datos del nivel de convergencia es segmentada en

trozos de 44 bytes (datos del subnivel de segmentado y de ensamblado), a los que se les añade una cabecera y una cola

Datos MIDSN LI

44 bytes

ST CRC.

2 bits 4 bits 10 bits 6 bits 10 bits

2 bytes 2 bytes

44 bytes

Datos de usuario BsizeBtag EtagAlin.

De 1 a 65535 bytes

CPI Long.

1 byte1 byte 2 bytes 1 byte 2 bytes1 byte

Rell.

0...3 bytes

Unidad del subnivel de

convergencia

Unidad del subnivel de segmentación y

ensamblado


– ST: Tipo de segmento. • Comienzo: BOM=10,• Continuación: COM=00,• Fin:EOM=01, • Mensaje de una única celda: SSM=11

– SN: Número de secuencia, cada vez se incrementa en 1. Si se pierden 16 seguidas se detecta porque cuando se recibe el último segmento (ST=EOM) el buffer (Bsize) no está lleno

– MID: Identificador de mensaje, permite multiplexar hasta 210 sesiones sobre un mismo circuito virtual

– LI: Define el tamaño del campo de carga útil. Como el tamaño máximo pueden ser 44 bytes se necesitan 6 bits

– CRC: Comprobación de redundancia cíclica utilizando el polinomio generador G(x)= 1 + x + x4 + x5 + x9 + x10. Permite detectar celdas perdidas o mal insertadas


• Funciones del subnivel de segmentación y de ensamblado :– Segmentación y reemsamblado

– Detección de errores

– Integridad de secuencia

– Multiplexación


• Funciones del subnivel de convergencia :– Detección y manejo de errores

– Indicación del tamaño asignado al buffer

– Una unidad de datos de usuario parcialmente transmitida puede ser abortada


• AAL 5:– Este subnivel se ha definido porque se ha visto que el AAL 3/4

tenía mucho overhead

– Es similar a la estructura del AAL 3/4 pero es mas simple

– Se han eliminado algunos campos para que sea más eficiente


– Este protocolo se introdujo

• para ofrecer un transporte eficiente para protocolos de capas superiores orientados a conexión

• reducir el coste suplementario de procesamiento del protocolo

• reducir la transmisión suplementaria

• asegurar la adaptabilidad a los protocolos existentes


• Subnivel de convergencia

– El campo de relleno tiene de 0 a 47 bytes, para que obtener una alineación de 48 bytes. No contiene información.

– CPCS-UU: Indicación usuario-usuario, se usa para la transferencia transparente de información usuario-usuario

– CPI: Indicador de parte común, indica la interpretación del resto de campos de la cabecera. Actualmente sólo se considera 00000000 para indicar que contiene datos de usuario

– Longitud: Indica la longitud del campo de carga útil– CRC: Utiliza el polinomio generador G(x)=x32+x26+x23+x22+x16+x12+x11+x10+x8+x7+x5+x4+x2 +1

Carga útil de usuario CPICPCS

-UU. Long.

1 byte 2 bytes1 byte

Relleno CRC

4 bytes0...47 bytesDe 1 a 65535 bytes


• Subnivel de segmentación y de ensamblado– Consta simplemente de 48 bytes de carga útil, que se transmiten

en una celda ATM

Carga útil de usuario CPICPCS-UU.

Long.

1 byte 2 bytes1 byte

Relleno CRC

4 bytes

Datos de usuario

48 bytes

48 bytes 48 bytes

Datos de usuario

48 bytes


– Comparandolos formatos del AAL 3/4 y del AAL 5 tenemos los siguientes cantidades de overhead:

– Tipo 3/4

• 8 bytes en cada mensaje de datos de usuario

• 4 bytes en cada celda ATM

– Tipo 5

• 8 bytes en cada mensaje de datos de usuario

• 0 bytes en cada celda ATM


– Si suponemos que las capas superiores se encargan de la gestión de conexión y que la capa ATM produce escasos errores, la mayor parte de los campos resultan innecesarios

– En servicios orientados a conexión el campo MID (utilizado en el AAL 3/4 para multiplexar diferentes secuencias de datos a tráves de la misma conexión virtual) es innecesario

– Como no existe el campo Bsize, si el receptor necesita almacenar los datos en el buffer antes de hacer el ensablado, esta información debe ser pasada a un nivel superior. El valor del tamaño máximo puede ser definido o negociado por los niveles superiores.

– El CRC de 32 bits protege todos los datos de usuario, mientras que el CRC de 10 bits del ALL 3/4 es para cada uno de los datos del subnivel de segmentado y ensamblado. El CRC del tipo 5 proporciona una protección mas fuerte contra los errores


– La ausencia de redundancia en el protocolo tiene diversas implicaciones:

• Como no existe el campo LI es necesario incluir un relleno para que el último bit de la secuencia del subnivel de convergencia coincida con el último bit de la unidad de datos del subnivel de segmentación y ensamblado

• Como no existen números de secuencia, se supone que las unidades del subnivel de segmentación y ensamblado llegan en el orden adecuado para ser ensambladas. Esto se verifica por el campo CRC de la unida de datos del subnivel de convergencia

• La ausencia del campo MID significa que no se pueden multiplexar sesiones


• Cada unidad de datos del subnivel de segmentación y ensamblado sucesiva contiene una porción de la unidad en curso o el primer bloque de la siguiente. Estos dos casos se distinguen con el bit de indicación ATM usuario-usuario (AUU) en uno de los campos de la cabecera de la celda ATM.Una unidad del subnivel de convergencia consta de cero o más unidades del subnivel de segmentación y ensamblado consecutivas con el AUU puesto a 0, seguidas inmediatamente de una unidad con AUU igual a 1Este bit permite hacer bien el ensamblado cuando se producen errores, limitando el número de unidades del subnivel de segmentación y ensamblado erróneas


1 2 3 5 1 2 3 4 5 1

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

1 2 3 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

errónea errónea

Todos son erróneas debido a que agrupa los segmentos de 5 en 5 por no saber donde acaba cada unidad

Como tiene la indicación de final, sabe cual es el último segmento y

la siguiente unidad ya será correcta

1 2 3 5 1 2 3 4 5 1

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

1 2 3 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

errónea correcta

Sin indicación de último segmento

Con indicación de último segmento


• El que este tipo de AAL haga uso de información transportada en la cabecera de la celda ATM puede ser considerado como un error del nivel.

• Esto significa que las operaciones del AAL 5 no son totalmente independientes del nivel ATM que tiene por debajo, lo que obviamente es una infracción del modelo de referencia del protocolo especificado para ATM.

• De todas maneras, ha sido adoptado por su simplicidad y eficiencia


• Servicios proporcionados:– Servicio en modo mensaje

– Servicio en modo flujo de bits

– Operación asegurada

– Operación no asegurada


• Funciones del subnivel de segmentación y de ensamblado :– Manejo de la información de congestión

– Manejo de la información de prioridad de pérdidas


• Funciones del subnivel de convergencia :– Detección y manejo de errores

– Rellenar

– Manejo de la información de congestión

– Manejo de la información de prioridad de pérdidas

2.2 modelo de referencia del protocolo b-isdn

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