ANALISIS Y COMPRENSIÓN DE LA COMUNICACIÓN ATM (1)
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Borbor Gabriel , González María , Medina Orly , Pallazhco Elizabeth Facultad de Sistemas y Telecomunicaciones Universidad Estatal Península de Santa Elena La Libertad – Ecuador Ecuador (1)
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[email protected] ,
[email protected] , (4)
[email protected] [email protected]
COMUNICACIONES I RESUMEN En este trabajo de investigación se abarcará todos los conceptos c onceptos aplicables y relacionados a las redes y comunicaciones de Modo de Transferencia Asíncrona, ATM por sus siglas en inglés (Asynchronous Transfer Mode). El objetivo principal de la investigación es estudiar y analizar el funcionamiento de las redes y comunicaciones ATM, para así facilitar la comprensión del mismo. Para esto se realiza una exhaustiva revisión y selección de textos y colaboraciones desarrollados por expertos en el tema, tomados tanto de libros como de publicaciones y aportaciones publicadas en internet, y así definir y describir los hallazgos y términos asociados a la informática,
redes
y
computadoras
para
luego
establecer
las
conclusiones
y
recomendaciones. Durante el desarrollo se abordaran términos y conceptos tales como: ancho de banda, celda, servicios digitales, redes WAN y LAN, byte. ATM Palabras claves:
(Modo de transferencias asíncronas), ancho de banda, celda,
servicios digitales, byte, redes WAN y redes LAN.
G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E. PALLAZHCO
I.
(ATM) es una tecnología de switching
INTRODUCCIÓN
Debido al acelerado y continuo crecimiento
basada en unidades de datos de un tamaño
de nuevas tecnologías y la presencia cada
fijo de 53 bytes llamadas celdas. ATM opera
vez más voluminosa de usuarios, ha
en modo orientado a la conexión, esto
obligado a los operadores de redes públicas
significa que cuando dos nodos desean
y
nuevas
transferir deben primero establecer un canal
estrategias para incrementar el ancho de
o conexión por medio de un protocolo de
banda en sus servicios.
llamada o señalización. Una vez establecida
privadas
buscar
y
adaptar
Modo de
la conexión, las celdas de ATM incluyen
Transferencia Asíncrono es la parte principal
información que permite identificar la
de los servicios los servicios digitales integrados que
conexión a la cual pertenecen.
ofrece nuevas redes nuevas redes digitales de servicios
Transmisiones
integrados de Banda de Banda Ancha (B-ISDN).
incluyendo video, voz y datos pueden ser
La versatilidad de la conmutación que usa
mezcladas en una transmisión ATM que
pequeñas celdas de tamaño fijo, ATM es
puede tener rangos de155 Mbps a 2.5Gbps.
asíncrono porque las celdas son transmitidas
Esta velocidad puede ser dirigida a un
a través de una red sin tener que ocupar
usuario, grupo de trabajo o una red entera,
fragmentos
porque
La tecnología La tecnología llamada (ATM) (ATM)
específicos
de
tiempo
en
ATM
de
diferentes
no
reserva
una
celda
tipos,
posiciones
alineación de paquete, como las tramas T1,
específicas
tal manera la tecnología ATM se proyecta
específicos de información. Su ancho de
para diferentes necesidades, a pesar de su
banda puede ser optimizado identificando el
estrecha relación con ISDN, en términos de
ancho de banda bajo demanda. Conmutar las
volúmenes
de
celdas de tamaño fijo significa incorporar
conmutación y facilidades para el operador.
algoritmos en chips de silicón eliminando
Los conmutadores ATM aseguran que el
retrasos causados por software. Una ventaja
tráfico
de ATM es que es escalable.
de
de datos, de datos,
grandes
flexibilidad
volúmenes
es
flexiblemente conmutado al destino correcto. Los usuarios aprecian ambas cosas; ya que se incomodan de esperar los datos y las pantallas de llegada a sus terminales.
en
para
tipos
G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E. PALLAZHCO
II.
representantes de los países europeos el
COMUNICACIÓN ATM
tamaño ideal de las celdas era de 32 bytes 32 bytes , y señalaban que un tamaño de celda de
¿Que son comunicaciones ATM? El Modo de Transferencia Asíncrona es una tecnología de telecomunicación de telecomunicación desarrollada para hacer frente a la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones.
64 bytes 64 bytes provocaría provocaría retardos inaceptables de hasta 85 ms. Este retardo no permitiría la transmisión de voz con cierto nivel de calidad a la vez que obligaba a instalar canceladores de eco. En Ginebra En Ginebra en junio de 1989 se tomó una
Reseña histórica de ATM
decisión salomónica: “Ni para unos ni para
[1] El ATM tiene lugar en los años 60
otros. 48 bytes 48 bytes será el tamaño de la celda”.
cuando un norteamericano de origen oriental
Para la cabecera se tomó un tamaño de
perteneciente
Bell
5 bytes. Un bytes. Un extraño número primo 53 (48+5)
describió y patentó un modo de transferencia
sería el tamaño definitivo, en octetos, en octetos, de de las
no síncrono. Sin embargo el ATM no se hizo
células ATM.
a
los laboratorios
popular hasta 1988 cuando el CCITT el CCITT decidió que sería la tecnología de conmutación de conmutación de las futuras redes ISDN redes ISDN en banda ancha.
CARACTERÍSTICAS DE ATM
El equipo del ATM tuvo primero que
Es una técnica orientada a paquetes,
persuadir a algunos representantes de las
en la que el flujo de información se
redes de comunicaciones que hubieran
organiza en bloques de tamaño fijo y
preferido una simple ampliación de las
pequeño, que reciben el nombre
capacidades de la ISDN la ISDN en banda estrecha.
de celdas.
Conseguido
este
primer
objetivo
y
Las celdas se transfieren usando la
desechando los esquemas de transmisión
técnica de multiplexación asíncrona
síncronos, se empezaron a discutir aspectos
por división en el tiempo.
tales como el tamaño de las celdas. Por un
Es
un
modo
de
transferencia
lado los representantes de EEUU y otros
orientado a la conexión, es decir,
países proponían un tamaño de celdas grande
cada llamada se constituye en un
de unos 64 bytes. 64 bytes. Sin embargo para los
canal virtual en el multiplex ATM.
G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E. PALLAZHCO
La información de señalización va
denominados canales
por un canal virtual diferente,
virtuales.
virtuales y trayectos
evitando así cualquier problemática que pudiera surgir.
Se garantiza la secuencia de entrega de las células transmitidas por el mismo canal virtual.
No existe protección contra errores ni control de flujo en la transferencia de Figura 1: Diagrama simplificado del proceso
información entre los enlaces. Estos se
ATM.
realizan extremo a extremo entre los terminales de manera transparente a la red,
Los flujos de información, son agrupados en
aunque existe un control del tráfico y la
el
congestión en la red.
transportados mediante grandes enlaces de
La cabecera de las celdas tiene una funcionalidad reducida: identifica las células pertenecientes a la misma comunicación, es decir, al mismo circuito virtual.
denominado Módulo
ATM para
ser
transmisión a velocidades (bit rate) de rate) de 155 o 622 Mbit/s 622 Mbit/s facilitados
generalmente
por
sistemas SDH. sistemas SDH. En el terminal transmisor, la información es escrita byte a byte en el campo de información de usuario de la celda y se le
Descripción del proceso ATM
añade la cabecera.
[1] Esta tecnología, con el fin de aprovechar
En el extremo distante, el receptor extrae la
al máximo la capacidad de los sistemas de
información, byte a byte, de las celdas
transmisión, sean de cable o radioeléctricos,
entrantes y de acuerdo con la información de
la
y
cabecera, la envía donde ésta le indique,
conmutada a través de canales de canales asignados en
pudiendo ser un equipo terminal u otro
permanencia, sino en forma de cortos
módulo ATM para ser encaminada a otro
paquetes
longitud
destino. En caso de haber más de un camino
constante y que pueden ser enrutadas
entre los puntos de origen y destino, no todas
individualmente mediante el uso de los
las celdas enviadas durante el tiempo de
información
(celdas
no
es
ATM)
transmitida
de
G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E. PALLAZHCO
conexión de un usuario serán necesariamente
la interface de 155 Mbps está definida por
encaminadas por la misma ruta, ya que en
los grupos estándar del CCITT y ANSI.
ATM todas las conexiones funcionan sobre Interfaces UNIs privadas,
una base virtual.
¿Qué interfaces permite manejar ATM?
UNI (user-network
1 de 100 Mps
2 de 155 Mbps.
interface),
usuario-red
NNI (network-network interface), interface) , red a red
La
interfaz
SDH/SONET
estándar de
155
internacional Mbps
permite
interoperabilidad en UNIs públicas y privadas.
[2] La UNI asocia un dispositivo de usuario a un switch público o privado y la NNI describe una conexión entre dos switches.
ATM es una red orientada a conexión, un enlace entre dos puntos empieza cuando uno transmite una solicitud a través de la UNI a la red. Un dispositivo responsable de señalización pasa la señal a través de la red a su destino. Si el sistema indica que se acepta la
conexión,
un
circuito
virtual
es
establecido a través de la red ATM entre los dos puntos. Ambas UNIs contienen mapas para que las celdas puedan ser ruteadas Figura 2: Interfaces de manejo ATM
Interfaces públicas UNI:
correctamente. Cada celda contiene campos, un identificador de ruta virtual VPI y un identificador de circuito virtual VCI que indican estos mapeos.
45 Mbps
155 Mbps.
La carga de cada celda es pasada por el switch sin ser "leida" a nivel binario. ATM
La interface DS3 está definida en un
usa el concepto de control de error y flujo de
estándar T1 del comité ANSI, mientras que
"fin a fin" en contraste a la red convencional
G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E. PALLAZHCO
de paquete conmutado que usa un control de
Un switch ATM tiene una capacidad
error y flujo interno.
limitada,
múltiples
switches
pueden
interconectarse entre sí para formar una gran ATM está diseñado para manejar los siguientes tipos de tráfico:
Clase A - Constant Bit Rate (CBR), orientado a conexión, tráfico síncrono (Ej.
red. En particular, para conectar nodos que se encuentran en dos sitios diferentes es necesario contar con un switch en cada uno de ellos y ambos a su vez deben estar
voz o video sin compresión)
Clase B - Variable Bit Traffic (VBR), orientado a conexión, tráfico sícrono (voz y video comprimidos). Var iable Bit Rate, orientado a Clase C - Variable conexión, tráfico asíncrono (X.25, Frame Relay, etc).
Clase D - Información de paquete sin
conectados entre sí.
conexión (tráfico LAN, SMDS, etc). Figura 3: Una conexión ATM
¿Cómo funciona ATM? Los diseñadores piensan en UNI como la El componente básico de una red ATM es un
interface para conectar equipos del cliente a
switch electrónico especialmente diseñado
la red del proveedor y a NNI como una
para transmitir datos a muy alta velocidad.
interface para conectar redes de diferentes
Un switch típico soporta la conexión de
proveedores.
entre 16 y 32 nodos. Para permitir la comunicación de datos a alta velocidad la
MULTIPLEXACION EN ATM:
conexión entre los nodos y el switch se
[3] La figura No.2. Una conexión ATM,
realizan por medio de un par de hilos de
consiste de información contenidos (celdas)
fibra óptica.
en un circuito virtual (VC). Estas
celdas
provienen
de
diferentes
fuentes representadas como generadores de
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bits a tasas de transferencia constantes co nstantes como la voz y a tasas variables tasas variables tipo ráfagas (bursty traffic). Cada celda compuesta por 53 bytes, de los cuales 48 son para trasiego de información y los restantes para uso de campos
de control de control (cabecera)
con
información de "quién soy" y "donde voy"; es identificada por un VCI y un VPI dentro de esos campos de control, que incluyen tanto el enrutamiento de celdas como el tipo de conexión. La organización La organización de la cabecera variará dependiendo de sí la información relacionada es para interfaces de red a red o de usuario a red. Las celdas son enrutadas individualmente conmutadores
a
través
basados
de en
los estos
identificadores, que pueden ser cambiados de interface a interface. La técnica ATM multiplexa muchas celdas de circuitos virtuales en una ruta virtual colocándolas en particiones (slots), (slots) , similar a la técnica TDM. Sin embargo, ATM llena cada slot con celdas de un circuito virtual a la primera oportunidad, similar a la operación de una red conmutada de paquetes. La figura No.3 describe los procesos de conmutación implícitos los VC switches y los VP switches.
Figura 4: Procesos de Conmutación Implícitos
Los slots de celda no usados son llenados con celdas "idle", identificadas por un patrón específico en la cabecera de la celda. Las diferentes
categorías
de
tráfico
son
convertidas en celdas ATM vía la capa de adaptación
de
ATM
(AAL
-
ATM
Adaptation Layer), de acuerdo con el protocolo
usado.
En
este
contexto
"transporte" se refiere al uso de técnicas de técnicas de conmutación y multiplexación en la capa de enlace (Capa 2 del modelo OSI) OSI) para el trasiego del tráfico del usuario final de la fuente al destino, dentro de una de una red.
PROTOCOLO ATM: El protocolo ATM consiste de tres niveles o capas básicas (Figura No4). La primera llamada capa física (Physical Layer), define los interfaces físicos con los medios los medios de transmisión y el protocolo de trama para la red ATM, es responsable de la correcta transmisión y recepción de los bits en el medio
físico
apropiado.
ATM
es
independiente del transporte físico. Hay dos
G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E. PALLAZHCO
subcapas en la capa física que separan el
la estructura la estructura de la celda y las celdas fluyen
medio físico de transmisión y la extracción
sobre las conexiones lógicas en una red
de los datos:
ATM, esta capa es independiente del servicio. El formato de una celda ATM es muy simple. Consiste de 5 bytes de cabecera y 48 bytes para información.
La capa de adaptación de ATM: La tercera capa es la ATM Adaptation Layer (AAL). La AAL AAL su trabajo es adaptar los servicios dados por la capa ATM a aquellos Figura 5: Protocolo de Modelo M odelo de Referencia para ATM Banda Ancha
servicios que son requeridos por las capas más altas, tales como emulación de circuitos, (circuit emulation), vídeo, audio, frame
[3] La subcapa PMD (Physical Medium Depedent) tiene que ver con los detalles que se
especifican
para
velocidades
de
transmisión, tipos de conectores físicos, extracción de reloj. Por ejemplo, la tasa de
relay, entre otros. La AAL recibe los datos de varias fuentes o aplicaciones y las convierte en los segmentos de 48 bytes. La capa de Adaptación de ATM yace entre el ATM layer y las capas más altas que usan el
datos SONET que se usa, es parte del PMD.
servicio ATM. Su propósito principal
La subcapa TC (Transmission Convergence)
es resolver cualquier disparidad entre un
tiene que ver con la extracción de
servicio requerido por el usuario y atender
información contenida desde la misma capa
los servicios disponibles del ATM layer. La
física. Esto incluye la generación y el
capa de adaptación introduce la información
chequeo del Header Error Corrección (HEC), extrayendo celdas desde el flujo de bits de entrada y el e l procesamiento de celdas "idles" y el reconocimiento del límite de la celda.
Otra función Otra función importante
intercambiar
información
de
es
en paquetes ATM y controla los errores de la transmisión. La información transportada por la capa ca pa de adaptación a daptación se divide en cuatro clases según las propiedades siguientes:
operación
transportada dependa o no del
y mantenimiento (OAM). La segunda capa es la capa ATM. Se define
Que la información que está siendo tiempo.
Tasa de bit constante/variable.
G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E. PALLAZHCO
Modo de conexión.
Estas propiedades definen ocho clases
varias aplicaciones en tramas o paquete de datos longitud variable.
posibles, cuatro se definen como B-ISDN Clases de servicios. La capa de adaptación de ATM define 4 servicios para equiparar las 4 clases definidas por B-ISDN:
AAL-1
AAL-2
AAL-3
AAL-4
Figura 6: Capa de Adaptación
La capa de adaptación se divide en dos subcapas:
Estos paquetes son conocidos como (CS
1) Capa de convergencia (convergence
- PDU) CONVERGENCE SUBLAYER
sublayer (CS)) :
PROTOCOL DATA UNITS. Luego, la
En esta capa se calculan los calculan los valores que
sub capa recibe los SAR CS - PDU, los
deben llevar la cabecera y los payloads
reparte en porciones del tamaño de la
del mensaje. La información en la
celda
cabecera y en el payload depende de
También realiza la función inversa
la clase la clase de información que va a ser
(reemsamblado) para las unidades de
transportada.
información de orden superior. Cada
2) Capa de Segmentación y reensamblaje
ATM
para
su
transmisión.
porción es ubicada en su propia unidad
(segmentation and reassembly (SAR))
de
Esta capa recibe los datos de la capa de
reemsable conocida como (SAR - PDU)
convergencia y los divide en trozos
SEGMENTATION
formando los paquetes de ATM. Agrega
REASSEMBLER PROTOCOL DATA
la cabecera que llevara la información
UNIT, de 48 bytes. Finalmente cada
necesaria para el reensamblaje en el
SAR - PDU se ubica en el caudal de
destino. La subcapa CS es dependiente
celdas ATM con su header y trailer
del servicio y se encarga de recibir y
respectivos.
paquetizar los datos provenientes de
protocolo
de
segmentación
y
AND
G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E. PALLAZHCO
APLICACIÓN DE REDES ATM
[4]
Andinatel
común
de datos orientada a paquetes, donde
denominador de estas necesidades es
el flujo de información se divide en
el mejoramiento, lo que implica a la
bloques pequeños de tamaños fijos;
automatización y eficiencia en los
también llamados como celdas.
procesos
S.S.:
tantos
El
ATM es una técnica de transmisión
internos
como
externos, para ello se tiene el uso de
ATM opera en modo orientado a la
un manejo eficiente de tecnología,
conexión, es decir, para que dos
para satisfacer las necesidades de los
dispositivos se comuniquen deben
clientes.
establecer un canal de conexión a través de protocolos de llamada o
III.
CONCLUSIONES
señalización.
El modelo de transmisión Asíncrona
Cuando la conexión es establecida
(ATM) es una tecnología orientada a
los paquetes ATM se auto-rutean
la comunicación de redes, que
debido a que cada celda incluye
permite
forma
campos de información que permiten
simultánea video, voz y datos en un
identificar la conexión a la que
mismo canal de comunicación.
pertenecen.
transmitir
de
La tecnología ATM transmite los datos de forma asíncrona, es decir,
La transmisión ATM no permite
que siempre y cuando el canal esté
realizar un control de flujo, ni
disponible habrá transferencia, a
recuperación de errores.
diferencia
de
la
comunicación
síncrona en donde no se transmiten
Para llevar a cabo una transmisión
datos sin la necesidad del usuario,
ATM se necesita de hardware
entonces
estos
sofisticado y altamente costoso, por
espacios para la transmisión de datos
esta razón los operadores de redes
y garantizar la optimización del
públicas y privadas los utilizan
ATM
ancho de banda.
aprovecha
G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E. PALLAZHCO
principalmente para líneas de largas
flexibilidad
distancias.
usuarios.
IV.
V.
RECOMENDACIONES
en
la
cantidad
de
REFERENCIAS
[1]Wikipedia.org. (2015). Modo de
Teniendo en cuenta que hoy se
Transferencia Asíncrona. 29 de Junio
necesita transportar a través de la red
de 2015, de Wikipedia.org Sitio web:
tanto datos como también voz y
https://es.wikipedia.org/wiki/Modo_d
videos por lo que la tecnología ATM
e_Transferencia_As%C3%ADncrona
es de gran ayuda debido a su alta velocidad y la integración de tipos de
tráficos.
[2]AngelFire. (2015). Redes ATM. 29
de
Junio
de
AngelFire.com
2015,
Sitio
de web:
La compatibilidad de las tecnología
http://www.angelfire.com/wi/ocioson
ATM
et/29.html
hace
posible
implementada
sobre
que las
sea redes
actuales sin importar el medio que
estas utilicen (par trenzado, cable
[3]Ivan Dario Cruz Prada Nicruz. (2014).
coaxial y fibra óptica).
ATM
(Modo
de
Transferencia Asíncrona). 29 de Junio de 2015, de Monografias.com
En cuestión de administración la
Sitio
tecnología
http://www.monografias.com/trabajo
permite
mejorar
la
eficiencia y manejabilidad de la red,
web:
s/atm/atm.shtml
además que simplifica el control de la red.
[4]Freire Carlos & Perez Santiago. (2011). RED ATM. 08/07/2015, de
Para mejorar el factor de ancho de
Bibdigital.epn.edu.ec
banda, la implementación de la red
http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/
ATM ofrece un mayor ancho de
15000/75/1/CD-0046.pdf
banda,
además
que
ofrece
Sitio
web:
G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E. PALLAZHCO
Katty Ávila. (2015). ¿Qué es ATM (Modo de Transferencia Asíncrona)? Definición. 29 de Junio de 2015, de cavsi.com
Sitio
web:
http://www.cavsi.com/preguntasresp uestas/atm-modo-de-transferenciaasincrona/
Ramón Jesús Millán Tejedor. (2009). ATM (Asyncronous Transfer Mode). 29
de
Junio
de
Monografias.com
2015,
Sitio
de web:
http://www.ramonmillan.com/tutorial es/atm.php
Alexander.
(2015).
(Asynchronous
Transfer
Transmisión
asíncrona
ATM Mode). de
información. 29 de Junio de 2015, de Rincón
del
Vago
Sitio
web:
http://html.rincondelvago.com/atmasynchronous-transfermode_transmision-asincrona-deinformacion.html
CCM. (2015). ATM: Modo de transferencia asíncrono. 29 de Junio de 2015, de CCM.net Sitio web: http://es.ccm.net/contents/670-atmmodo-de-transferencia-asincrono