redes atm

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Índice

Redes ATM

1 - Introdução Página 41.1 - Modelos de Camada ATM

1.1.1 - Camada Física1.1.2 - Camada ATM 5

1.1.2.1 - Formato de uma Célula ATM 71.1.3 - Camada de Adaptação 10

1.1.3.1 - Classes de Serviço 111.1.3.2 - Tipos de AAL 12

2 - ATM em Redes Locais 152.1 - Padronização para Redes ATM 162.2 - Arquiteturas das Redes ATM2.3 - Características do ATM 17

2.3.1 - Pacotes de Tamanho Fixo2.3.2 - A Funcionalidade do Cabeçalho das Células é Reduzida 182.3.3 - O Campo de Informações das Células é Pequeno2.3.4 - Roteamento de Células2.3.5 - Funções de Adaptação 2.3.6 - Nenhuma Proteção ou Controle de Fluxo no Nível de Enlace 192.3.7 - Operação Orientada a Conexão 2.3.8 - Controle de Congestionamento2.3.9 - Uso de Conexões Virtuais2.3.10 - Controle de Erro 202.3.11 - Suporte para Qualidade de Serviço

2.4 - Os parâmetros de QoS (Quality of Sevice) .

3 - Plano de Controle 243.1 - Gerenciamento de Tráfego 253.2 - Controle de Tráfego e Controle de Congestionamento3.3 - Qualidade de Serviço na Camada ATM3.4 - Parâmetros de QoS3.5 - Contrato de Tráfego 263.6 - Parâmetros de Tráfego3.7 - Categorias de Serviços 273.8 - Negociação de Parâmetros de QoS 283.9 - Medição dos Parâmetros de QoS3.10 - Funções e Procedimentos para Gerenciamento de Tráfego 29

4 – Conclusão 30

5 - Referências Bibliográficas 31

6 – Sites Interessantes na Internet 32


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Redes ATM(Modo de Transferência Assíncrono)

Rodrigo de Paiva CostaDarley

ResumoO Modo de Transferência Assíncrono (Asynchronous Transfer Mode – ATM) é

uma tecnologia baseada na transmissão de pequenas unidades de informação detamanho fixo e formato padronizado, denominadas células. Células são transmitidasatravés de conexões com circuitos virtuais, sendo seu encaminhamento baseado eminformação de um cabeçalho contido em cada uma delas. Tal tecnologia é capaz desuportar diferentes serviços, desde as de tempo real (voz, vídeo) até as de transmissãode dados entre computadores, para satisfazer aos requisitos exigidos pelos diferentestipos de tráfego, a altas velocidades de transmissão. Por essa razão, ATM foi atecnologia escolhida para suportar a diversidade de serviços definida para a RedeDigital de Serviços Integrados de Faixa Larga – RDSI-FL (Broadband IntegratesServices Digital Networks – B-ISDN).

Palavras-chaveRedes de Computadores; Protocolos de Redes, Transmissão de Dados, Redes de

Serviços Integrados.


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Nets ATM(Asynchronous Transfer Mode)

SummaryTransfer Assíncrono's Way (Asynchronous Transfer Mode - ATM) it is a

technology based on the transmission of small units of information of fixed size andstandardized format, denominated cells. Cells are transmitted through connections withvirtual circuits, being its direction based on information of a header contained in eachone of them. Such technology is capable to support different services, from the one ofreal time (voice, video) until the one of transmission of data among computers, tosatisfy to the requirements demanded by the different types of traffic, to transmissionhigh-speeds. For that reason, ATM went to technology chosen to support the defineddiversity of services for the Digital Net of Integrated Services of Strip it Releases -RDSI-FL (Broadband Integrates Digital Services Networks - B-ISDN).

Word-keyNets of Computers; Protocols of Nets, Transmission of Data, Nets of Integrated

Services.


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1. Introdução

Para transmissão de dados, a tecnologia ATM tem a característica relevante depoder ser aplicada tanto em redes de computadores locais (LANs) como em redes delongo alcance (WANs).

A tecnologia ATM surgiu através do ITU-T durante o desenvolvimento daarquitetura B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network), que por sua vezfoi a evolução da arquitetura ISDN para prestação de serviços em banda larga. ATM foia técnica desenvolvida para o transporte de informações nessas redes.

Assim como ocorrera com a tecnologia Frame Relay, a tecnologia ATM, emboratenha sido criada para uso interno à arquitetura B-ISDN, mostrou-se uma técnicaeficiente para transmissão de dados, e também passou a ter um desenvolvimentopróprio, e hoje está amplamente disseminada em equipamentos de redes locais(switches, placas de rede) e em redes de pacotes implementadas por empresasprovedoras de serviços de telecomunicações.

1.1 - Modelos de Camada ATM

A camada ATM fornece um serviço do tipo ‘connection-oriented’ para ascamadas superiores, isto é, a transferência de informações entre aplicações em uma redeATM, assim como nas redes X.25 e Frame Relay, é baseada em círculos virtuais entreas mesmas.

Esses círculos virtuais podem ser tanto circuitos comutados (SVC, SwitchedVirtual Circuit), alocados conforme demanda, como circuitos permanentes (PVC,Permanent Virtual Circuit), em geral alocados por uma entidade administrativa de formaestática. Esses circuitos, além de corresponderem a uma rota dentro de uma rede ATM,possuem atributos que são negociados em tempo de estabelecimento de conexão,atributos esses apropriados à qualidade de serviço desejada nessa conexão, conformeveremos mais adiante.

Os pacotes em que são agrupadas as informações para transmissão na tecnologiaATM são conhecidos como células ATM. Essas células possuem um tamanho fixo erelativamente pequeno (53 bytes), e foram dessa forma concebidas para seremfacilmente manipuláveis pelos equipamentos da rede, o que é necessário quando sedeseja oferecer serviços diferenciados em uma mesma rede. Uma célula ATM pode serrepresentada conforme a figura a seguir.

1.1.1 - Camada Física

A transmissão das células ATM através de meios físicos pode se dar de duasformas, definidas no documento ITU-T 1.432:


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• As células podem ser empacotadas em envelopes (frames) a seremtransportados pela técnica TDM; neste caso, a estrutura desses frames édenominada como SDH (Synchronous Digital Hierarchy), definida peloITU-T no documento G.709; nos Estados Unidos essa estrutura éconhecida como SONET (Synchronous Optical Network).

• As células podem ser transmitidas através do meio físico sem nenhumenvelope adicional, sendo a sincronização feita através do campo HECdas mesmas.

Dessa forma, a tecnologia ATM pode ser usada em vários tipos de meio físico,por exemplo:

• SONET/SDH 622 Mpbs (OC-12) Single/Multimode Fiber• SONET/SDH 155 Mpbs (OC-3) Single/Multimode Fiber• 25 Mpbs STP/UTP Cable• DS1 (1,544 Mpbs) Coaxial Cable• DS3/E3 (45 Mpbs) STP Cable• DS3/E3 (45 Mpbs) Coaxial Cable• 100 Mpbs Multimode Fiber

1.1.2 - Camada ATM

A camada acima da camada física na arquitetura das redes ATM é chamada decamada ATM. A camada ATM é independente da camada física e da camada deadaptação, e é responsável por um grande número de funções envolvendo o cabeçalhodas células, com exceção do campo HEC que é manejado pela camada física.

Os cabeçalhos das células são gerados e extraídos pela camada ATM. Na estaçãofinal de ingresso na rede, a camada ATM insere os campos de cabeçalho, incluindo osidentificadores virtuais VPI e VCI, em cada AAL-PDU proveniente da AAL. Naestação de egresso, o cabeçalho das células ATM é removido e as ATM-SDUs sãopassadas para a AAL.

Outras funções executadas pela camada ATM são a multiplexação e ademultiplexação de células. Em uma estação de ingresso na rede ATM, as célulasprovenientes de vários caminhos virtuais e conexões virtuais são combinadas em umfluxo descontínuo que é passado para a camada física para a transmissão. A função demultiplexação permite que a integração do fluxo de células de várias conexões sejamultiplexada sobre um único enlace físico. Na estação de egresso, o fluxo de células édemultiplexado em caminhos virtuais ou conexões virtuais específicas, baseado noconteúdo dos campos VPI e VCI do cabeçalho das células.

A camada ATM também executa a translação de VPI e VCI. Esta função étipicamente executada em chaveadores ou em cross-connects. Os campos de VPI e VCIsão transladados conforme explicado no item - Roteamento de Células.


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A camada ATM também deve ter a habilidade para discriminar células tendocomo base as informações contidas no cabeçalho. Tal habilidade é necessária porquealgumas funções e estados da rede devem ser acionados através da interpretação de umou mais campos do cabeçalho das células ATM. Por exemplo, o campo PT habilita acamada ATM a discriminar entre células que contém informações de usuário e célulasque contém outras informações. Outro exemplo é a utilização dos campos VPI e VCIpara carregar informações de controle e OAM.

A Tabela 4 mostra alguns valores que são atribuídos aos campos VPI e VCI e oseu significado junto à camada ATM.

Função VPI VCI

Identificação de Células Vazias 0 0

Metasinalização 0 1

Fluxo de OAM F4 de segmento 0 3

Fluxo de OAM F4 fim a fim 0 4

Sinalização UNI 0 5

Identificação de Células SMDS 18 0 15

Identificação de Células ILMI 19 0 16

Tabela I – Valores Predefinidos de VPI e VCI

Outra função muito importante desempenhada pela camada ATM é ogerenciamento de tráfego. O objetivo desta função é suportar a QoS de cada conexão darede durante o seu tempo de duração e proteger os usuários finais e a rede decongestionamento.Uma discussão mais detalhada das funções de controle de fluxo e de congestionamento,especificadas para a camada ATM, será realizada no item 3.7 – Gerenciamento deTráfego.


1.1.2.1- Formato de uma Célula ATM

O significado dos

VPI ( Virtual Path Iden(8 bits)

VCI (Virtual Channel I(16 bits)

GFC (Generic Flow Co(4 bits)

PT Playload Type) (3 b

CLP (Cell Loss Prioirty

HEC (Header Error Co(8 bits)

I
GFC
Informa

Fig. 1 – Form

campos das

tifier)

dentifier)

ntrol

its)

) (1 bit)

ntrol)

I

I

Itsp

Ufi

IFp

Andd

Vpcs

VP
I VP VC
I
VC VC PT
tion F

ato d

célula

dentifransmwitchara fa

sadounçãonterfa

ndicaield dor ex

ssocecesse conescar

alor artir ampoubcam

clp
HEC
ield

e uma célula ATM

s é o seguinte:

icam um canal virtuaissão, para a comutaes; a utilização de docilitar a administração

apenas nas células A auxiliar ao controlece.

o tipo de informaçãa célula ATM (dados

emplo).

ia uma prioridade idade de descarte de cgestionamento; célulatadas nessas situações.

calculado para validdos 32 bits restantes não gerado na caada TC da camada PH

5

bytes

48

bytes

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l em um meio físico deção de células ATM nosis identificadores foi feita da rede.

TM da UNI, tem como de fluxo através dessa

o do campo Informationde usuário ou de controle,

à célula, no caso deélulas ATM em situaçõess com CLP = 1 podem ser

ar o header da célula, adesse header; é o únicomada ATM, e sim naYSICAL.


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Information Field (48 bytes)

A Tabela 1 mostra os valores binários possíveis e os respectivos significadospara o campo PT.

Valor Binário Significado

000 Célula de dados de usuário. Congestionamento não experimentado. AUU 3 = 0.

001 Célula de dados de usuário. Congestionamento não experimentado. AUU = 1.

010 Célula de dados de usuário. Congestionamento experimentado. AUU = 0.

011 Célula de dados de usuário. Congestionamento experimentado. AUU = 1.

100 Célula associada ao fluxo OAM F5 de segmento.

101 Célula associada ao fluxo OAM F5 fim a fim.

110 Célula de gerenciamento de recursos.

111 Reservado para funções futuras.

Tabela II – Descrição dos Valores do Campo PT

A subdivisão do identificador de um canal virtual de uma célula ATM emidentificadores de canal e caminho (Virtual Channel e Virtual Path, respectivamente)tem como função principal a de agrupar conexões similares entre pontos comuns. Ébaseado nesses identificadores que os equipamentos internos de uma rede ATMencaminham as células aos seus correspondentes destinos.

Assim como a camada física, a camada ATM toma parte no funcionamento detodos os elementos da rede, incluindo os comutadores. As funções dessa camada sãoespecificadas pela recomendação I.150 e incluem:

• Multiplexação e demultiplexação de células.• Adição e remoção do cabeçalho das células.• Chaveamento e encaminhamento de células baseado na informação do

cabeçalho (realizado pelos nós de comutação).• Controle genérico de fluxo (GFC) na UNI.

Também conhecido como Information Payload,constitui os dados das camadas superiores a seremtransportados via células ATM.


Todo o processamento na camada ATM é feito a partir da geração e inspeçãodos campos do cabeçalho da célula ATM. A recomendação I.361 especifica o formatodas células e de que forma é feito seu encaminhamento na rede.

Fig. 1 – Tecnologia ATM na arquitetura B-I

A transmissão das células ATM através de meios físicoformas, definidas no documento ITU-T 1.432:

• As células podem ser empacotadas em envelotransportados pela técnica TDM; neste caso, a estdenominada como SDH (Synchronous Digital HiITU-T no documento G.709; nos Estados Unconhecida como SONET (Synchronous Optical Ne

• As células podem ser transmitidas através do meenvelope adicional, sendo a sincronização feita adas mesmas.

Camada Física

Camada ATM

CamadaAdaptação ATMde Sinalização

CamadaAdaptação ATM

Protocolos deSinalização ATM

Plano deControle

Plano deUsuário

Plano de Gerenciamento

CamadasSuperiores de Rede

s
Gerenciamento de Plano
s
Gerenciamento de Camada
9

SDN

s pode se dar de duas

pes (frames) a seremrutura desses frames éerarchy), definida peloidos essa estrutura étwork).

io físico sem nenhumtravés do campo HEC


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Dessa forma, a tecnologia ATM pode ser usada em vários tipos de meio físico,por exemplo:

• SONET/SDH 622 Mpbs (OC-12) Single/Multimode Fiber• SONET/SDH 155 Mpbs (OC-3) Single/Multimode Fiber• 25 Mpbs STP/UTP Cable• DS1 (1,544 Mpbs) Coaxial Cable• DS3/E3 (45 Mpbs) STP Cable• DS3/E3 (45 Mpbs) Coaxial Cable• 100 Mpbs Multimode Fiber

1.1.3 - Camada de Adaptação

A camada AAL (ATM Adaption Layer) tem como função principal a de permitiro uso da tecnologia ATM por outros protocolos não-ATM, ou seja, permitir o uso atecnologia ATM por vários tipos de aplicações. Esta utiliza os serviços de transporte decélulas da camada ATM para oferecer serviços com requisitos específicos.

Para dar suporte a diferentes requisitos, o ITU-T dividiu as classes de tráfegoexistentes levando em consideração a sua natureza (VBR ou CBR) e a necessidade ounão de manter a relação temporal da informação no destino.

A forma com que as informações das camadas superiores são tratadas érepresentada conforme a figura a seguir:

CAMADA FORMATO UNIDADE

Hight Layers User PDU

Convergence Sublayer CS PDU

SAR Sublayer SAR PDU

ATM Layer ATM PDU´s(células ATM)

53 bytes 53 bytes 53 bytes

Campo de dados da unidade Header ou traillerda unidade PDU = Protocol Data Unit

Fig. 2 – Unidades de Informação através da AAL


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A camada AAL fornece alguns tipos de serviços com características orientadas acada tipo de aplicação, são denominados como QoS ( Quality Of Service), e agrupadosem classes de serviços. Além disso, existem nessa camada também alguns protocolosconhecidos como AAL Types. A tabela a seguir mostra a relação entre as classes deserviços e os protocolos mais adequados para cada classe:

Características Classe A Classe B Classe C Classe D

Tempo Real Sim Não Não Não

Taxa de Transferência Constante Variável Variável Variável

Tipo de Serviço Connection Oriented Connection Oriented Connection Less

Protocolo AAL AAL 1 AAL 2 AAL 3 AAL 4

Como exemplo de aplicações que necessitam de serviços classe A temos as deáudio e vídeo sem compressão de dados, que necessitam de uma taxa de transmissãoconstante. Os da classe B seriam as mesmas aplicações, porém com o uso decompressão de dados. Os serviços das classes C e D atendem à maioria das aplicaçõesde transmissão de dados, baseadas em conexão ou não, respectivamente.

1.1.3.1 - Classes de Serviço

O ITU-T definiu quatro classes de serviços: da Classe A à Classe D. O ATMFórum definiu mais uma classe: a Classe X. As características das classes A à Dencontram-se a seguir:

Classe AEsta classe é utilizada para emulação de circuitos. Aplicações que necessitam de

serviços isócronos utilizam-se desse tipo de serviços, como a transmissão de voz e vídeoa taxas constantes (sem compressão ou compactação).

A AAL deverá efetuar as seguintes funções para suportar serviços de classe A:

• Quebra de remontagem de quadros em células.• Compensação da variação estatística do retardo.• Tratamento adequado de perdas, duplicações e erros em células

recebidas.• Recuperação do relógio de origem.

Classe BEsta classe é, basicamente, destinada para tráfego de voz e vídeo cujas

reproduções são feitas à taxa constante, mas que podem ser codificadas com taxasvariáveis através de compressão ou compactação. Os serviços fornecidos pela AAL parasuportar os requisitos de serviços de classe B devem incluir mecanismos de


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compensação da variação estática do retardo. Os procedimentos para a AAL relativa aesta classe ainda não foram definidos.

Classe CServiços de classe C são os tradicionais serviços encontrados em redes de

comutação de pacotes com conexão como o X.25, por exemplo. São serviços nãoisócronos orientados à conexão, onde a variação estatística do retardo não causa maioresproblemas. O serviço orientado à conexão do DQDB, utilizando os procedimentosMAC e o acesso QA, também é um serviço de classe C. Outro exemplo é o serviço detransferência de quadros oferecido pelo frame relay bearer service.

Dois modos de serviço são definidos: modo de mensagem e modo de fluxo. Omodo de mensagem permite a transferência de um quadro de informação, enquanto omodo de fluxo permite a transferência de uma seqüência de vários quadros.

Algumas das funções que a AAL deverá executar para dar suporte a serviços declasse C incluem:

• Quebra e montagem de quadros em células.• Detecção e sinalização de erros na informação.

Adicionalmente, a AAL poderá fornecer serviços como os de multiplexação edemultiplexação de várias conexões de usuário em uma única conexão ATM, muitoembora este ainda seja um ponto de desacordo dentro dos órgãos de padronização.

Classe DServiços de classe D são serviços sem conexão e com taxa variável.

Correspondem aos serviços sem conexão das redes de dados, como os de interconexãode redes com TCP/IP.

Classe EA classe X define um serviço orientado à conexão ATM. A camada AAL, neste

caso, não tem função.

1.1.3.2 – Tipos de AAL

A camada de adaptação ATM é dividida em duas subcamadas: Subcamada deConvergência (CS – Convergence Sublayer) e Subcamada de Segmentação eRemontagem (SAR – Segmentation and Reassembly Sublayer). Segundo aRecomendação I.362, estas subcamadas podem ser dividas novamente. Este é o casonos protocolos AAL ¾ e AAL 5.

Nestes protocolos a Subcamada de Convergência é dividida em Subcamada deConvergência de Serviços Específicos (SSCS – Service Specific Convergence Sublayer)e Subcamada de Convergência de Serviços Comuns (CPCS – Common PartConvergence Sublayer). A SSCS foi projetada para suportar aspectos específicos de um


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aplicativo e a CPCS para suportar funções genéricas comuns a mais de um tipo deaplicativo.

A Subcamada de Convergência é dependente do tipo de serviço e executafunções tais como: manipulação da variação de atraso de células (CDV – Cell DelayVariation), recuperação de freqüência e correção de erros. Embora cada protocolo AALtenha suas próprias funções, no geral, a Subcamada de Convergência descreve osserviços e funções necessárias para a conversão entre protocolos ATM e não ATM.

A Subcamada de Segmentação e Remontagem é responsável pela fragmentaçãodas CPCS-SDUs de informação em SAR-PDUs na fonte, e pela remontagem dessasSAR-PDUs em CPCS-PDUs no destino. A SAR acrescenta cabeçalhos e trailers nosfragmentos da CPCS-SDU e encaminha as SAR-PDUs de 48 bytes para a camada ATM.Cada protocolo AAL possui seu próprio formato de SAR. No destino, cada campo deinformação de célula é extraído na camada ATM e convertido para o PDU apropriado.Algumas das características e funções comuns a todas AALs são as seguintes:

• As AALs são localizadas em equipamentos de usuários finais ATM.• As AALs são dependentes dos aplicativos de camadas superiores em uso.• As informações de aplicativos são passadas para a AAL através de umponto de acesso ao serviço (SAP – Service Access Point), no formato deAAL-SDUs, que podem ter até 64 Kbytes.

A seguir detalharemos as principais características dos protocolos AAL.

AAL Tipo 1A AAL 1 suporta o tráfego da classe A. Como já vimos, o tráfego da classe A

possui taxa de bits constante. Voz e vídeo em tempo real pertencem a esta classe. Otermo constante implica que a taxa de bits deve ser invariável e sincronizada entre fontee destino.Os serviços providos pela AAL 1 são:

• Transferência de informações com a taxa de bits da fonte constante eentrega destas informações no destino com a mesma taxa.• Transferência da informação temporal entre fonte e destino.• Indicação de informações perdidas ou erradas, que não foramrecuperadas pela AAL 1.

AAL Tipo 2A AAL 2 suporta o tráfego da classe B. Áudio e vídeo de taxa variável

pertencem a esta classe. A AAL 2 ainda está em estudo pelos órgãos padronizadores.Pouca coisa foi definida pelo ITU-T para este tipo de AAL.

AAL Tipo ¾A AAL ¾ suporta o tráfego das classes C ou D. Originalmente, o ITU-T definiu

um protocolo AAL 3 para o suporte de tráfego orientado a conexão e um protocolo


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AAL 4 para o suporte de tráfego não orientado a conexão. Mas, devido a semelhançaentre os serviços prestados por estas AALs, o ITU-T acabou juntando-as na AAL ¾.

O tráfego suportado pela AAL ¾ é caraterizado por:

• A existência ou não de uma conexão entre a AAL ¾ fonte e a de destino.• Taxa de bits variável• Nenhuma informação de temporização é passada entre fonte e destino AAAL ¾ suporta dois modos de serviço: modo de serviço de mensagens(Message Mode Service) e modo de serviço de fluxo (Streaming ServiceMode). O modo de serviço de mensagem é usado para transferir apenas umPDU de informação de um aplicativo, enquanto o modo de serviço de fluxo éusado para transferir um ou mais PDUs de informação em instantesdiferentes.

A AAL ¾ também suporta transmissão assegurada e não assegurada. No caso datransmissão assegurada é feita a retransmissão de dados quando erros forem detectados.Já para a transmissão não assegurada, todos os dados, inclusive aqueles onde foramdetectados erros, são entregues à AAL de destino, que notifica ao usuário final apresença de erros.

AAL Tipo 5A AAL 5 suporta os mesmas classes de serviço da AAL ¾, ou seja, as classes C

e D. Assim como a AAL ¾, a AAL 5 também suporta dois modos de serviço, bemcomo transmissão assegurada e não assegurada.

Originalmente chamada de Camada de Adaptação Eficiente Simples (SEAL –Simple Eficient Adaptation Layer), a AAL 5 foi projetada para serviços que nãorequerem um processamento extensivo na AAL, como por exemplo o tráfego de dadosIP (Internet Protocol). Assim, a AAL 5 executa um processamento mínimo no nível dacamada de adaptação.

Atualmente, a AAL 5 vem sendo a camada de adaptação mais implementada.Algumas das razões que levaram a tal popularidade são:

• Proteção de erros e integridade de PDUs – A AAL ¾ executa a detecçãoe correcção de erros tanto na subcamada SAR como na CPCS. A AAL5 verificae corrige erros apenas na subcamada CPCS. Ou seja, a AAL ¾ verifica aintegridade de informações no nível de SAR-PDUs e de CPCS-PDUs, enquantoa AAL 5 verifica apenas no nível de CPCS-PDUs. Isto torna a AAL 5 mais“leve” e barata de ser implementada.

• Campo de informações disponível – O campo de informações disponívelna AAL 3/4 é de 44 bytes, enquanto na AAL 5 é de 48 bytes. Levando-se emconta que o tamanho da célula ATM é de 53 bytes, esta diferença é significativaem termos de eficiência de transmissão.


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• Processamento de cabeçalho – A ausência de cabeçalhos ou trailers nasubcamada SAR reduz os recursos da AAL 5. Entretanto, mecanismosadequados de proteção de erro tornam a AAL 5 mais atrativa do que a AAL ¾.

• Padronização – Grande parte das especificações produzidas pelo ATMFórum estão fundamentadas no uso da AAL 5.

AAL de SinalizaçãoA AAL de sinalização fornece um meio estruturado e confiável para o transporte

de tráfego de sinalização entre dois usuários finais ATM. Como integrante do plano decontrole, a Signaling ATM Adaptation Layer – SAAL atua como interface entre asfunções de controle das camadas superiores e as funções de sinalização ATM.A SAAL usa os serviços providos pelas subcamadas SAR e CPCS da AAL 5. A SAALpossui ainda a subcamada SSCS, que contém duas funções:

• Função de Coordenação Específica de Serviço (SSCF – ServiceSpecific Coordination Function) – Esta função é responsável pelomapeamento dos aplicativos de camadas superiores para o protocolo SSCOP.

• Protocolo Orientado a Conexão Específico de Serviço (SSCOP –Service Specific Connection Oriented Protocol) – O SSCOP é um protocoloorientado a conexão que atua no nível de enlace (segunda camada do ModeloOSI) e fornece um transporte confiável para as mensagens de sinalização.Suporta detecção e correção de erros, seqüenciamento e recuperação seletivade PDUs.

2. ATM em Redes Locais

As diferentes características entre ambientes locais e públicos refletem-se,principalmente, nas interfaces UNI privativas e públicas. As maiores diferenças são asseguintes:

• Alguns tipos de enlace que podem ser especificados para a UNI privativasó permitem o enlace de curtas distâncias (como 100m, por exemplo).

• Os formatos de endereçamento utilizados em redes públicas ATMdeverão seguir a recomendação E.164 do ITU-T (semelhante ao códigode numeração telefônica), enquanto que em redes privadas o formato doendereçamento poderá ser derivado de padrões para redes locais oupadrões da ISSO.

As diferentes configurações permitem a utilização de redes locais com meiocompartilhado ou com comutadores privativos.


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2.1 – Padronização para Redes ATM

O processo de criação de normas para redes ATM apresenta muitascaracterísticas semelhantes, mas também muitas diferenças do processo observado emredes de comunicação em geral. As semelhanças referem-se principalmente, àparticipação de órgãos internacionais como o ITU-T e a ISSO, credenciados na criaçãoe promulgação de padrões. Com o crescente interesse pela tecnologia de transmissão deinformação e, em particular, pelas novas tecnologias de redes que permitem a integraçãode serviços, uma aproximação entre as indústrias de telecomunicações e as deinformática tornou-se inevitável. A concretização dessa aproximação em torno dasnovas tecnologias de redes de comunicação (como as redes ATM) pode ser observadaem iniciativas como a criação do ATM Fórum.

O ATM Fórum, fundado em 1991, como já mencionado, é um consórcio deempresas de informática e telecomunicações que tem como objetivo assegurar ainteroperabilidade entre os equipamentos privativos e os equipamentos das redespúblicas de comunicação, como a RDSI-FL, que estão em fase de desenvolvimento.Para atingir tais objetivos, o ATM Fórum trabalha em cooperação com o ITU-T,responável pelas recomendações relativas à RDSI-FL, de forma a tornarem mutuamentedisponíveis as informações necessárias.

Com a larga proliferação do acesso aos serviços da Internet observada nosúltimos anos, um grande número de novas aplicações e protocolos foram desenvolvidossobre esse tipo de plataforma. Ao pensar nas novas redes que deverão ser utilizadas nospróximos anos, não se poderia ignorar essa rede que representa, hoje, a maior infra-estrutura de comunicação para computadores. Nesse sentido, o IETF ( InternetEngineering Task Force), responsável pelo desenvolvimento da Internet, tem trabalhadopara permitir a integração da tecnologia do ATM como suporte de transmissão às redesbaseadas em TCP/IP.

2.2 – Arquiteturas de Redes ATM

Arquiteturas de rede podem ser estruturadas a partir de modelos de referência.Um modelo de referência é composto por camadas sobrepostas, onde cada camadapossui protocolos e funções específicas.

Dois dos modelos de referência comumente utilizados são: Modelo OSI eModelo SNA. O Modelo SNA – Systems Network Architecture foi desenvolvido comoreferência para uma arquitetura de rede proprietária da IBM. O Modelo OSI – OpenSystems Interconnection foi desenvolvido nos anos 80 por várias organizaçõesinternacionais de padronização, entre elas a ISO – International Standards Organizatione o ITU-T.

O Modelo OSI é organizado em sete camadas: Camada Física, Camada deEnlace, Camada de Rede, Camada de Transporte, Camada de Sessão, Camada deApresentação e Camada de Aplicação. Cada camada contém vários protocolos e é


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responsável por funções específicas que visam suportar aplicativos de usuários finais,que acessam a rede através da Camada de Aplicação.

No Modelo OSI uma camada é considerada um provedor de serviços para acamada imediatamente superior e um usuário dos serviços das camadas inferiores.

A arquitetura das redes ATM é baseada no Modelo de Referência de Protocolosda B-ISDN (B-ISDN PRM – B-ISDN Protocol Reference Model) que foi desenvolvidopelo ITU-T e documentado na Recomendação I.321. O Modelo da B-ISDN por sua vezse baseia no Modelo OSI e nas recomendações ISDN. Entretanto, existem algumasdiferenças entre o Modelo OSI e o modelo adotado para B-ISDN.

O Modelo da B-ISDN é um modelo tridimensional composto por três planos etrês camadas: plano de usuário (User Plane), plano de controle (Control Plane) e planode gerenciamento (Management Plane); camada física (Physical Layer), camada ATM(ATM Layer) e camada de adaptação ATM (AAL – ATM Adaptation Layer).

O plano de usuário provê a transferência de informações do usuário. Ele contémuma camada física, uma camada ATM e várias AALs que suportam diferentes serviços,tal como voz e vídeo. O plano de usuário é responsável por prover transferência,controle de fluxo e recuperação de informações de usuários.

O plano de controle fornece funções de sinalização e de controle necessárias aoestabelecimento, gerenciamento e finalização de conexões virtuais chaveadas. O planode controle compartilha com o plano de usuário as camadas físicas e ATM e possui umaAAL específica de sinalização. O plano de controle não é necessário quando se utilizamapenas conexões virtuais permanentes (PVCs).

O plano de gerenciamento habilita o trabalho conjunto dos planos de usuário ede controle e fornece dois tipos de funções: gerenciamento de planos e gerenciamentode camadas. O gerenciamento de planos não possui estrutura em camadas e éresponsável pela coordenação de todos os planos. O gerenciamento de camadas éresponsável pelo gerenciamento de entidades (vide próximo item) nas camadas e pelaexecução de serviços de operação, administração e manutenção (OAM – Operation,Administration and Maintenance).

2.3 – Características do ATM

2.3.1 - Pacotes de Tamanho Fixo

ATM utiliza pequenos pacotes de tamanho fixo chamados de células. Umacélula tem 53 bytes, sendo 5 bytes de cabeçalho e 48 bytes para o campo deinformações. Toda a informação (voz, vídeo, dados, etc.) é transportada pela redeatravés de células ATM.


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2.3.2 - A Funcionalidade do Cabeçalho das Células éReduzida

Para garantir o processamento rápido dentro da rede, o cabeçalho das célulasATM é limitado em termos de funcionalidade. Sua principal função é identificar umaconexão virtual (lógica) por meio de identificadores que são selecionados em uma fasede estabelecimento de conexão e garantem um encaminhamento adequado de cadacélula pela rede.

Além dos identificadores de conexão virtual, um número bem limitado de outrasfunções é suportado pelo cabeçalho. Para evitar o encaminhamento errado das célulasdentro da rede ATM, devido a erros nos identificadores de conexão virtual, foi inseridoum campo de proteção contra erros no cabeçalho (HEC - Header Error Control) dacélula ATM. Dada a limitada funcionalidade do cabeçalho das células ATM, o seuprocessamento é bastante simples e pode ser feito a taxas muito altas (155.52 Mbps atéGbps).

2.3.3 - O Campo de Informações das Células é Pequeno

O campo de informações da célula ATM foi padronizado pelo ITU-T [16] em 48bytes a partir de um compromisso firmado entre vários grupos de interesse e levando-seem conta uma série de fatores conflitantes, dos quais podemos destacar :

• Atrasos na rede.• Eficiência de transmissão.• Complexidade de implementação.

2.3.4 - Roteamento de Células

O fluxo de informações é estabelecido através de percursos predefinidos,chamados canais virtuais (VCs – Virtual Channels). O cabeçalho das células ATMcontém identificadores que amarram a célula ao seu percurso.As células de um canal virtual seguem o mesmo percurso através da rede e sãoentregues ao destino na mesma ordem que foram inseridas na rede.

2.3.5 - Funções de Adaptação

O fluxo de informações de um usuário final ATM precisa ser adaptado paratrafegar através da rede ATM. Esta adaptação é feita através de protocolos específicosque possibilitam o tratamento diferenciado para cada tipo de serviço.Assim, o fluxo de informações de um usuário final ATM é fragmentado em células noponto de ingresso na rede e recuperado no ponto de egresso da rede.


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2.3.6 - Nenhuma Proteção ou Controle de Fluxo no Nível deEnlace

Se um enlace introduz um erro durante a transmissão de células ATM, portantocausando a perda de informações de usuário, nenhuma ação será tomada no nível desteenlace para corrigir tal erro. Esta proteção de erro pode ser omitida, uma vez que osenlaces utilizados nas redes ATM apresentam alta qualidade, ou seja, possuem umabaixa taxa de erro de bits (BER – Bit Error Rate).

As redes ATM também não têm controle de fluxo no nível de enlace, uma vezque a lógica de processamento necessária para tal controle é muito complexa para seracomodada às altas taxas deste nível. Em vez disto, as redes ATM utilizam um conjuntode controles de taxa de entrada que limita o tráfego entregue à rede. Tal controle defluxo possui características muito diferentes daquele utilizado em redes tradicionais epor isso tem sido alvo de muitos estudos.

2.3.7 - Operação Orientada a Conexão

ATM provê um serviço de transmissão de dados orientado a conexão. Istosignifica que antes que qualquer informação seja transmitida entre duas estações (hosts)ATM, uma fase de estabelecimento de conexão virtual/lógica deve ser realizada com oobjetivo de permitir à rede reservar os recursos necessários. Se os recursos disponíveisnão forem suficientes, tal conexão será recusada. Ao final da transmissão os recursos darede são desalocados e a conexão é encerrada.O serviço não orientado a conexão é suportado em redes ATM, mas neste caso o fluxode dados será transmitido sobre um ou mais caminhos preestabelecidos.

2.3.8 - Controle de Congestionamento

Existe apenas uma coisa que uma rede ATM pode fazer quando um nó da redetorna-se congestionado: células ATM serão descartadas até que o problema sejaresolvido. Algumas células (baixa prioridade) podem ser marcadas de forma que seocorrer um congestionamento elas serão as primeiras a serem descartadas.Os pontos finais de uma conexão ATM não são notificados quando células são perdidas.Portanto, de forma geral, cabe as funções de adaptação detectar e recuperar asinformações perdidas devido a congestionamentos.

2.3.9 - Uso de Conexões Virtuais

O ATM usa conexões virtuais (Atualmente chamadas conexões de canal virtual– VCCs – Virtual Channel Connections) como um mecanismo para transportar dadosentre uma fonte e um destino. Uma conexão virtual é dedicada para um parfonte/destino. Assim, uma ou mais conexões virtuais podem utilizar o mesmo enlacefísico.


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2.3.10 - Controle de Erro

A rede ATM verifica apenas o cabeçalho das células a fim de encontrar erros. Seum erro for encontrado e não puder ser corrigido, a célula errada será simplesmentedescartada.

2.3.11 - Suporte para Qualidade de Serviço

A rede ATM suporta qualidade de serviço. Isto significa que a rede irá prover oureservar recursos que garantam um valor especificado mínimo de vazão e de perda deinformações de usuário e um valor máximo de atraso, durante a duração de uma dadaconexão.

Este suporte de QoS por conexão habilita as redes ATM a atender a qualquertipo atual de tráfego sobre uma mesma rede.

2.4 - Os parâmetros de QoS (Quality of Sevice) .

O QoS é definido pelo ITU-T na recomendação I.350 [ITU93c]] como:“Qualidade de Serviço (QoS) é o efeito coletivo de performance que determina o graude satisfação do usuário deste serviço específico”. As redes ATM são redes de pacoteorientadas a conexão e portanto as métricas de QoS podem ser divididas em duasclasses: (1) os parâmetros de controle de chamada e (2) e os parâmetros associados àtransferência de informação em redes de pacotes. No primeiro caso temosprincipalmente três parâmetros que caracterizam uma conexão: o atraso noestabelecimento da conexão, o atraso de desconexão e a probabilidade de aceitação daconexão. No caso dos parâmetros que caracterizam a transferência de informação adificuldade é maior tendo em vista questões como:

• expressar parâmetros para que estes traduzam de forma fiel a aplicação(modelagem);

• relacionar estes parâmetros aos mecanismos de controle da rede;• lidar com os diversos mecanismos de controle implementados em nós

individuais, com especificações próprias, de modo que possam contribuir como QoS global fim-a-fim do serviço;

• otimizar o aumento da complexidade das redes com estes mecanismos semdiminuir a precisão e exatidão deles.

Existem três parâmetros que descrevem o perfil do QoS de uma conexão ATM,observáveis no destinatário e que medem a qualidade da rede, também chamados deQoS-NP (QoS network parameters) ou descritor de qualidade de serviço e são definidospor:

1. Cell Loss Rate (CLR) ou taxa de perda de células2. Cell Transfer Delay (CTD) ou atraso de transferência (valor médio ou

em percentil)3. Cell Delay Variation (CDV) ou variação média do atraso das células.


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CTD representa principalmente o atraso de propagação pelos enlaces e éproporcional ao comprimento destes, ou seja é a parte fixa do atraso. A parte variável doatraso está associada principalmente aos tempos de espera nas filas dos buffers doscomutadores e multiplexadores (figura 3.1). A taxa de perda de células (CLR) é causadaprincipalmente pela ocorrência de transbordos de buffers quando é ultrapassada acapacidade dos mesmos e as células são descartadas.

Para que as células sejam transportadas pela rede segundo os parâmetros QoS-NP a rede negocia uma contrapartida com o usuário, formada por um outro conjunto deparâmetros de QoS na hora da conexão, que são relacionados com a maneira como ousuário deverá entregar as células à rede, e constituem os QoS-UP (user parameters) ecaracterizam o tráfego a ser fornecido pelo usuário (descritor de tráfego).

αααα1 - αααα

Mínimo CDV

Células perdidas ouentregues muito tarde

CTDTempo deTransferência

Probabilidadede

Chegada

Células entregues

CDV: Cell Delay VariationCTD: Cell Transfer Delay

Fig. 3 – Função densidade de probabilidade do tempo de chegada das células

A rede somente garante o serviço dentro dos QoS-NP se o fluxo de células dousuário estiver de acordo com os QoS-UP que foram negociados no estabelecimento daconexão. O conjunto dos parâmetros de QoS-UP é formado por:

4. Peak Cell Rate (PCR), taxa instantânea máxima de transmissão dousuário ;

5. Cell delay variation tolerance (CDVT), tolerância máxima do CDV;6. Sustainable Cell Rate (SCR), taxa média de células sobre um

intervalo de tempo grande;7. Maximum Burst Size (MBS), número máximo de células, que podem

ser enviados na taxa de pico (PCR), ponta a ponta, sem no entantoviolar a SCR. Está relacionado com SCR, PCR e BT como segue:

BT = ( )MBSSCR PCR

− −

1

1 1


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Esta expressão define o burst tolerance (BT), ou seja, o tamanho máximo darajada de células enviadas durante a taxa de pico.

8. Mínimum Cell Rate (MCR), a taxa mínima desejada pelo usuário.

Além destes, existem ainda parâmetros que estão relacionados com a qualidadeda rede, porém não são negociáveis. A Tabela 3 apresenta os parâmetros QoS, suasclasses, definições e principais características.


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Tabela III - Parâmetros de Qualidade de Serviço (QoS)

TIPO DE PARÂMETRO DEQoS

Abreviatura Significado Observação

PCR Peak Cell Ratio Taxa máxima que usuário pretende transmitir células

QoS-UPMBS

(ou CBS)Maximum Burst Size(Cell Burst Size)

Número máximo de células que podem ser enviadas, ponta aponta, na taxa de pico PCR

Descritor de tráfegoParâmetros relacionados com a

CDVT Cell Delay VariationTolerance

Especifica quanto de variação pode ser tolerado pela rede nachegada das células durante uma rajada (PCR)

carga a ser oferecida pelo usuário(Rule based Parameters)

SCR Sustainable Cell Rate Limite superior da taxa média de células medido sobre umintervalo de tempo grande

BT Burst Tolerance Tamanho máximo de rajada que pode ser transmitida na taxa depico (função de PCR, SCR e MBS)

MCR Minimum Cell Rate É a taxa mínima de células por segundo que o usuário consideraaceitável

QoS-NPCTD Cell Transfer Delay Atraso médio entre fonte e destino (ver figura 3.1)

Descritor de qualidade de serviçoParâmetros de desempenho da rede

CDV Cell Delay Variation Medida da uniformidade de chegada das células (ver figura 3.1)

(Statistical parameters) CLR Cell Loss Ratio Fração de células que não chegaram para o total de célulasenviadas

PARÂMETROS FIXOSCER Cell Error Rate Fração de células que chegam com um ou mais bits errados

em relação ao total enviado.DA REDE

(não negociáveis)SECBR Severely Errored Cell

Block RatioÉ a fração de um bloco de N células das quais M ou maiscélulas estão com erro. (fração = M/N)

CMR Cell MissinsertionRate

Número de células/s que são entregues a um destino errado,devido a erro de cabeçalho não detectado.


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A rede, para garantir um conjunto mínimo de QoS do serviço, deve implementarmecanismos de controle dos parâmetros QoS-UP, ou seja, a rede deve policiar a entrada dascélulas de acordo com os QoS-UP negociados e aceitá-las ou rejeitá-las se não estiverem deacordo. Esta é a função dos mecanismos de controle como; user parameter control/networkparameter control (UPC/NPC). No capítulo 4 são detalhados alguns destes mecanismos decontrole, que atuam diretamente sobre as células, de modo a influenciar e proteger os QoSsde conexões aceitas pela rede.

3 – Plano de Controle

O plano de controle é encarregado das funções e protocolos de sinalização entre osdiversos objetos gerenciados e localizados fisicamente em diferentes locais (nós de rede ouequipamentos de usuário). O plano de gerenciamento em particular, é responsável peloestabelecimento das conexões e pelo gerenciamento de todos os níveis, tanto do plano deusuário, como do plano de controle. Observe-se que as funções de gerenciamento derecursos e controle de tráfego estão vinculados especialmente a este plano.

Na Tabela 4 são resumidas as principais funções e serviços oferecidos nos diversosníveis e subníveis do PRM do ITU-T. Na primeira coluna da Tabela 4 é indicada umapossível equivalência de algumas funções com o modelo tradicional MR-OSI de 7camadas, normalmente utilizado em redes de computadores.

Tabela IV - Principais funções dos diversos níveis na B-ISDN

Níveis OSIequivalente

s

NíveisATM

Subníveis ATM Funções

3 e 4 AALCS - Recuperação relógio fonte (controle CDV)

- Montagem e decomposição das PDU SARSAR - Detecção de perda e inserção de células

- Segmentação e remontagem

2 e 3 ATM- Controle de fluxo- Geração/Extração do cabeçalho de célula- Gerenciamento de Canais/Rotas virtuais

1 e 2 FÍSICOTC

- Adaptação taxa de células com taxa de bit- Verificação/geração CRC de cabeçalho- Geração de células- Empacot/Desemp células do módulo de transp.- Geração módulos de transporte (STM/STS)

PMD - Sincronismo de bit- Acesso físico a Rede (HDSL ou FTTC)


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Os níveis definidos no PRM do ITU-T, atendem no entanto os mesmos objetivos doMR-OSI, ou seja, os níveis proporcionam um perfeito isolamento entre as diversas funçõesde cada nível, tornando as funções de um nível totalmente transparentes em relação aos deoutros níveis.

3.1 - Gerenciamento de Tráfego

O controle de tráfego em uma rede ATM está fundamentalmente relacionado com ahabilidade da rede prover qualidade de serviço (QoS - Quality of Service) diferenciada paracada aplicativo. Uma regra primária para o gerenciamento de tráfego é proteger a rede e ossistemas finais de congestionamento, permitindo o alcance de seus objetivos dedesempenho.

Uma regra adicional é promover o uso eficiente dos recursos da rede.A especificação de Gerenciamento de Tráfego 4.0 (TM 4.0 – Traffic Management 4.0) doATM Forum define uma série de procedimentos e parâmetros relacionados com ogerenciamento de tráfego e QoS em redes ATM. Cinco categorias de serviço são definidas.Para cada categoria é estabelecido um conjunto de parâmetros que permite descrever otráfego apresentado à rede e a qualidade de serviço esperada da rede. Esta especificaçãoestende alguns tópicos apresentados nas Recomendações I.371 e I.356 do ITU-T.

3.2 - Controle de Tráfego e Controle de Congestionamento

Congestionamento pode ser definido como uma condição que ocorre na camadaATM dos equipamentos da rede, tal que a rede não consegue atender a objetivos dedesempenho previamente negociados. Em contrapartida, controle de tráfego pode serdefinido como umconjunto de ações tomadas pela rede para evitar o congestionamento.

3.3 - Qualidade de Serviço na Camada ATM

A Qualidade de Serviço da camada ATM é determinada a partir de um conjunto deparâmetros que caracterizam a desempenho de uma conexão no nível da camada ATM.Estes parâmetros, conhecidos com parâmetros de QoS, quantificam a desempenho deextremo a extremo na camada ATM. Alguns destes parâmetros podem ser negociados entreos sistemas finais ATM e a rede.

3.4 - Parâmetros de QoS

Os seguintes parâmetros de QoS podem ser negociados na UNI:

• Máximo Atraso de Transferência de Célula (maxCTD – Maximum CellTransfer Delay) – Determina o máximo atraso de transferência de célula para umadada conexão.


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• Variação de Atraso de Célula Pico a Pico (peak-to-peak CDV – Peak-to-peak Cell Delay Variation) – Diferença entre o melhor e o pior caso de variação deatraso de célula experimentado em uma conexão.

• Razão de Células Perdidas (CLR – Cell Loss Ratio) – Razão da soma dascélulas perdidas sobre o total de células transmitidas.

Os seguintes parâmetros de QoS não podem ser negociados na UNI:

• Razão de Células Erradas (CER – Cell Error Ratio) – Razão da soma dascélulas erradas pela soma das células transmitidas com sucesso mais a soma dascélulas erradas.

• Razão de Blocos de Células Severamente Erradas (SECBR – SeverelyErrored Cell Block Ratio) – Razão do número de blocos de células severamenteerrados sobre o número total de blocos de células transmitidos. Um bloco de célulasé uma seqüência de N células transmitidas sobre uma mesma conexão.

• Razão de Células “Mal Inseridas” (CMR – Cell Misinsertion Rate) – Razãodo número de células “mal inseridas” sobre um dado intervalo de tempo.

3.5 - Contrato de Tráfego

Como já vimos anteriormente, um usuário final ATM requisita uma conexão atravésde protocolos de sinalização (SVC) ou através de assinatura (PVC). Junto com estarequisição de conexão, é inserido um descritor de tráfego e alguns parâmetros de QoS, afim de caracterizar a quantidade e a qualidade do tráfego que será transmitido em umadeterminada conexão. A rede ATM usa estas informações para estabelecer tal conexão epoliciar o tráfego que será transmitido pela rede. Este acordo entre os usuários finais ATMe a rede é chamado de contrato de tráfego.

3.6 - Parâmetros de Tráfego

Os parâmetros de tráfego descrevem as características de tráfego de uma fonte epodem ser qualitativos ou quantitativos.

A especificação TM 4.0 define os seguintes parâmetros de tráfego:

• Taxa de Pico de Células (PCR – Peak Cell Rate) – Especifica um limitesuperior de taxa para o tráfego submetido a uma conexão.

• Taxa Sustentável de Células (SCR – Sustenaible Cell Rate) – Especifica umlimite superior na taxa média de células submetida a uma conexão.

• Tamanho Máximo de Surto (MBS – Maximum Burst Size) – Especifica onúmero máximo de células que podem ser transmitidas à taxa de pico de células(PCR).

• Taxa de Células Mínima (MCR – Minimum Cell Rate) – Especifica uma taxamínima para transmissão de células em uma conexão.


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• Tolerância à Variação de Atraso de Célula (CDVT – Cell Delay VariationTolerance) – Especifica um valor aceitável de variação de atraso de célula (CDV –Cell Delay Variation) (jitter).

3.7 - Categorias de Serviços

As categorias de serviço fornecidas pela camada ATM relacionam as característicasde tráfego e os requerimentos de QoS, com o comportamento da rede. Em geral, funções talcomo roteamento, controle de admissão de conexões (CAC - Connection AdmissionControl) e alocação de recursos são estruturadas de forma diferenciada para cada categoriade serviço.

A arquitetura de serviços especificada pelo ATM Forum consiste das seguintescategorias de serviços:

• Taxa de Bits Constante (CBR – Constant Bit Rate) – A categoria deserviço CBR é usada para atender conexões que requerem uma quantidade estáticade largura de faixa. Tal largura de faixa é caracterizada pelo parâmetro PCR. Acategoria CBR suporta aplicativos que operam em tempo real, ou seja, querequerem atraso e variação de atraso rigidamente limitado, como por exemplo,aplicativos de voz, vídeo e de emulação de circuitos. Células que sofrerem atrasosmaiores do que aqueles especificados no parâmetro maxCTD serão consideradaspelos aplicativos como de baixa importância.

• Taxa de Bits Variável em Tempo Real (rt-VBR – Real-Time Variable BitRate) – A categoria de serviço rt-VBR suporta aplicativos que operam em temporeal e que possuem tráfego surtuoso, e é caracterizada em termos dos parâmetrosPCR, SCR e MBS. Nesta categoria, as células que sofrerem atrasos maiores do queaqueles especificados no parâmetro maxCTD também serão consideradas pelosaplicativos como de baixa importância.

• Taxa de Bits Variável (nrt-VBR – Non-Real-Time Variable Bit Rate) – Acategoria de serviço nrt-VBR suporta aplicativos que possuam características detráfego surtuoso e que não operam em tempo real, ou seja, que não requerem atrasoe variação de atraso rigidamente limitados. É caracterizada em termos dosparâmetros PCR, SCR e MBS. Nenhum limite de atraso é associado a estacategoria.

• Taxa de Bits Não Especificado (UBR – Unspecified Bit Rate) – Acategoria de serviços UBR também suporta aplicativos que não operam em temporeal, tal como aplicativos de comunicação de dados entre computadores. A categoriaUBR não especifica garantias de serviço para o seu tráfego.

• Taxa de Bits Disponível (ABR – Available Bit Rate) – ABR é umacategoria de serviço cujas características de transmissão negociadas com a redepodem ser modificadas após o estabelecimento de uma conexão. Para isto, um


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mecanismo de controle de fluxo (ABR Flow Control) foi especificado pelo ATMForum. Este mecanismo suporta vários tipos de controle de taxa de entrada, queatuam em resposta a mudanças nas características de transmissão da rede. Estarealimentação é feita através de células específicas de controle, chamadas células degerenciamento de recursos (RM Cells – Resource Management Cells). A categoriaABR não foi planejada para suportar serviços em tempo real. Na fase deestabelecimento de uma conexão ABR, o sistema final deve especificar à rede amáxima largura de faixa requerida e a mínima largura de faixa a ser usada. Estasespecificações correspondem aos parâmetros PCR e MCR, respectivamente. Alargura de faixa disponível para esta conexão pode variar, mas não pode ser menorque aquela especificada através do parâmetro MCR.

A Tabela 5 sumariza os atributos (parâmetros de QoS e de tráfego) associados comcada categoria de serviço.

Atributos Categorias de Serviço para a Camada ATM

Parâmetros de QoS CBR rt-VBR nrt-VBR UBR ABR

peak-to-peak CDV especificado não especificado

MaxCTD especificado não especificado

CLR especificado não especificado especificado 23

Parâmetros de Tráfego

PCR e CDVT especificado especificado 24 especificado 25

SCR, MBS e CDVT não aplicável 26 especificado não aplicável

MCR não aplicável especificado

Tabela V – Atributos das categorias de serviço ATM

3.8 - Negociação de Parâmetros de QoS

Os mecanismos de negociação de QoS entre os sistemas finais e a rede sãodefinidos nas especificações do ATM Forum: UNI 4.0 – UNI Signaling 4.0 e PNNI 1.0 –Private Network-to-Network Interface. Basicamente a negociação da QoS para umaconexão é feita utilizando-se os protocolos de sinalização da interface usuário-rede (UNI) eprotocolos de sinalização da interface rede-rede (NNI - Network-Network Interface).

3.9 - Medição dos Parâmetros de QoS

Uma das maneiras possíveis de medição dos parâmetros de QoS é baseada nosfluxos OAM de monitoramento de desempenho que são inseridos junto ao fluxo de células


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do usuário, conforme já abordamos anteriormente. Maiores detalhes de como são medidosos parâmetros de QoS podem ser encontrados na especificação TM 4.0 e na RecomendaçãoI.356 do ITU-T.

3.10 - Funções e Procedimentos para Gerenciamento de Tráfego

As funções e procedimentos de gerenciamento de tráfego preocupam-se em reagir asituação de congestionamento na rede. O seguinte conjunto de funções de controle detráfego e congestionamento é especificado na TM 4.0:

• Controle de Admissão de Conexão (CAC – Connection AdmissionControl) – É definido como um conjunto de ações tomadas pela rede durante a fasede estabelecimento de conexão, a fim de determinar se uma requisição de conexãopode ou não ser aceita.

• Controle de Parâmetros Usados (UPC – Usage Parameter Control) – Édefinido como um conjunto de ações tomadas pela rede para monitorar e controlartráfego, em termos de tráfego oferecido e validação de conexões ATM nos usuáriosfinais da rede. O principal propósito é proteger os recursos da rede decomportamentos ilícitos e não intencionais, os quais podem afetar a QoS deconexões já estabelecidas.

• Controle de Prioridade de Perda de Célula (CLP Control – Cell LossPriority Control) – Se um congestionamento ocorrer na rede, células marcadas comuma prioridade baixa podem ser descartadas.

• Descrição de Tráfego (Traffic Shapping) – Mecanismos de descrição detráfego podem ser usados para modificar características de tráfego previamentenegociadas com a rede.

• Gerenciamento de Recursos da Rede (NRM – Network ResourceManagement) – O gerenciamento apropriado e efetivo de caminhos virtuais podeser utilizado para maximizar a alocação de recursos na rede e reduzir as chances decongestionamento. Todas as funções de gerenciamento de tráfego podem serexecutadas no nível de VP melhor do que no nível de VC. Isto pode simplificarmuitas das funções de gerenciamento de tráfego e otimizar os recursos da rede.

• Descarte de Frame (Frame Discard) – O ATM controla congestionamentosdescartando células. A função de descarte de frame permite que sejam descartadassomente as células que fazem parte de uma única AAL-PDU, minimizando assim osefeitos causados por um congestionamento.

• Controle de Fluxo ABR (ABR Flow Control) – Um protocolo de controlede fluxo BR é usado para adaptativamente compartilhar a largura de faixadisponível entre os usuários participantes de conexões ABR.


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4. Conclusão

Para as aplicações que as empresas dispõe hoje como contas a pagar, a receber,softwares de gestão, o ATM não é a única solução, e muitas vezes, nem é a melhor seja doponto de vista técnico ou do custo benefício. Quando a aplicação exige apenas tráfego dedados, mesmo em grandes volumes, tecnologias como a Ethernet ou Fast Ethernet podemser mais do que suficientes.

As características e requisitos de comunicação exigidos pelos diversos tipos demídia são muito diferentes. Em aplicações com diversos tipos de mídia, tecnologiasbaseadas no compartilhamento de acesso ao meio físico como a Ethernet, não garantem aqualidade do serviço para aplicações de áudio e vídeo, as quais exigem tráfego de dadoscontinuo e onde o retardo de transferência constitui um sério problema.

A solução ATM passa a tornar-se atraente na medida em que é necessária aintegração de serviços no mesmo ambiente de rede. A grande vantagem do ATM é a suahabilidade de multiplexar diversos tipos de informações como áudio, vídeo e textos, aliadoa sua capacidade de gerenciamento de tráfego, os quais permitem ao ATM garantir umretardo máximo para serviços com tráfego contínuo e oferecer para estas aplicaçõesqualidade de serviço adequada.

Antes de partir para uma solução ATM deve-se sempre se considerar asnecessidades de comunicação a curto e médio prazo. Se um empresa hoje somente dispõede aplicações que exigem tráfego de dados e num futuro próximo a empresa não terá essacaracterística alterada, então não se justificaria partir para uma solução ATM, que é maisonerosa. Contudo se a empresa num futuro próximo irá utilizar aplicações que exijamtráfego de áudio e vídeo, então a solução ATM deverá ser considerada.

Certamente num futuro próximo as tecnologias ATM e Ethernet vão coexistir e assoluções não serão únicas, sendo compostas por uma combinação de ambas. Ascaracterísticas do ATM de possibilitar qualidade de serviço para vários tipos de mídia atorna ideal para sua utilização em backbones de grandes redes, enquanto que a tecnologiaFast Ethenet pode ser empregada nos links com os servidores, reduzindo custos demigração ou implantação da rede.


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5 - Referências Bibliográficas

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6 – Sites Interessantes na Internet

redes atm

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