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ANALISIS Y COMPRENSIN DE LA COMUNICACIN
ATM
Borbor Gabriel (1)
, Gonzlez Mara (2)
, Medina Orly (3)
, Pallazhco Elizabeth (4)
Facultad de Sistemas y Telecomunicaciones
Universidad Estatal Pennsula de Santa Elena
La Libertad Ecuador
[email protected](1)
, [email protected] (2)
, [email protected](3)
,
[email protected](4)
[email protected]
COMUNICACIONES I
RESUMEN
En este trabajo de investigacin se abarcar todos los conceptos
aplicables y relacionados
a las redes y comunicaciones de Modo de Transferencia Asncrona,
ATM por sus siglas en
ingls (Asynchronous Transfer Mode).
El objetivo principal de la investigacin es estudiar y analizar
el funcionamiento de las
redes y comunicaciones ATM, para as facilitar la comprensin del
mismo. Para esto se
realiza una exhaustiva revisin y seleccin de textos y
colaboraciones desarrollados por
expertos en el tema, tomados tanto de libros como de
publicaciones y aportaciones
publicadas en internet, y as definir y describir los hallazgos y
trminos asociados a la
informtica, redes y computadoras para luego establecer las
conclusiones y
recomendaciones. Durante el desarrollo se abordaran trminos y
conceptos tales como:
ancho de banda, celda, servicios digitales, redes WAN y LAN,
byte.
Palabras claves: ATM (Modo de transferencias asncronas), ancho
de banda, celda,
servicios digitales, byte, redes WAN y redes LAN.
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G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E.
PALLAZHCO
I. INTRODUCCIN
Debido al acelerado y continuo crecimiento
de nuevas tecnologas y la presencia cada
vez ms voluminosa de usuarios, ha
obligado a los operadores de redes pblicas
y privadas buscar y adaptar nuevas
estrategias para incrementar el ancho de
banda en sus servicios.
La tecnologa llamada (ATM) Modo de
Transferencia Asncrono es la parte principal
de los servicios digitales integrados que
ofrece nuevas redes digitales de servicios
integrados de Banda Ancha (B-ISDN).
La versatilidad de la conmutacin que usa
pequeas celdas de tamao fijo, ATM es
asncrono porque las celdas son transmitidas
a travs de una red sin tener que ocupar
fragmentos especficos de tiempo en
alineacin de paquete, como las tramas T1,
tal manera la tecnologa ATM se proyecta
para diferentes necesidades, a pesar de su
estrecha relacin con ISDN, en trminos de
volmenes de datos, flexibilidad de
conmutacin y facilidades para el operador.
Los conmutadores ATM aseguran que el
trfico de grandes volmenes 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.
(ATM) es una tecnologa de switching
basada en unidades de datos de un tamao
fijo de 53 bytes llamadas celdas. ATM opera
en modo orientado a la conexin, esto
significa que cuando dos nodos desean
transferir deben primero establecer un canal
o conexin por medio de un protocolo de
llamada o sealizacin. Una vez establecida
la conexin, las celdas de ATM incluyen
informacin que permite identificar la
conexin a la cual pertenecen.
Transmisiones de diferentes tipos,
incluyendo video, voz y datos pueden ser
mezcladas en una transmisin ATM que
puede tener rangos de155 Mbps a 2.5Gbps.
Esta velocidad puede ser dirigida a un
usuario, grupo de trabajo o una red entera,
porque ATM no reserva posiciones
especficas en una celda para tipos
especficos de informacin. Su ancho de
banda puede ser optimizado identificando el
ancho de banda bajo demanda. Conmutar las
celdas de tamao fijo significa incorporar
algoritmos en chips de silicn eliminando
retrasos causados por software. Una ventaja
de ATM es que es escalable.
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II. COMUNICACIN ATM
Que son comunicaciones ATM?
El Modo de Transferencia Asncrona es una
tecnologa de telecomunicacin desarrollada
para hacer frente a la gran demanda de
capacidad de transmisin para servicios y
aplicaciones.
Resea histrica de ATM
[1] El ATM tiene lugar en los aos 60
cuando un norteamericano de origen oriental
perteneciente a los laboratorios Bell
describi y patent un modo de transferencia
no sncrono. Sin embargo el ATM no se hizo
popular hasta 1988 cuando el CCITT decidi
que sera la tecnologa de conmutacin de
las futuras redes ISDN en banda ancha.
El equipo del ATM tuvo primero que
persuadir a algunos representantes de las
redes de comunicaciones que hubieran
preferido una simple ampliacin de las
capacidades de la ISDN en banda estrecha.
Conseguido este primer objetivo y
desechando los esquemas de transmisin
sncronos, se empezaron a discutir aspectos
tales como el tamao de las celdas. Por un
lado los representantes de EEUU y otros
pases proponan un tamao de celdas grande
de unos 64 bytes. Sin embargo para los
representantes de los pases europeos el
tamao ideal de las celdas era de 32 bytes , y
sealaban que un tamao de celda de
64 bytes provocara retardos inaceptables de
hasta 85 ms. Este retardo no permitira la
transmisin de voz con cierto nivel de
calidad a la vez que obligaba a instalar
canceladores de eco.
En Ginebra en junio de 1989 se tom una
decisin salomnica: Ni para unos ni para
otros. 48 bytes ser el tamao de la celda.
Para la cabecera se tom un tamao de
5 bytes. Un extrao nmero primo 53 (48+5)
sera el tamao definitivo, en octetos, de las
clulas ATM.
CARACTERSTICAS DE ATM
Es una tcnica orientada a paquetes,
en la que el flujo de informacin se
organiza en bloques de tamao fijo y
pequeo, que reciben el nombre
de celdas.
Las celdas se transfieren usando la
tcnica de multiplexacin asncrona
por divisin en el tiempo.
Es un modo de transferencia
orientado a la conexin, es decir,
cada llamada se constituye en un
canal virtual en el multiplex ATM.
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La informacin de sealizacin va
por un canal virtual diferente,
evitando as cualquier problemtica
que pudiera surgir.
Se garantiza la secuencia de entrega
de las clulas transmitidas por el
mismo canal virtual.
No existe proteccin contra errores ni
control de flujo en la transferencia de
informacin entre los enlaces. Estos se
realizan extremo a extremo entre los
terminales de manera transparente a la red,
aunque existe un control del trfico y la
congestin en la red.
La cabecera de las celdas tiene una
funcionalidad reducida: identifica las clulas
pertenecientes a la misma comunicacin, es
decir, al mismo circuito virtual.
Descripcin del proceso ATM
[1] Esta tecnologa, con el fin de aprovechar
al mximo la capacidad de los sistemas de
transmisin, sean de cable o radioelctricos,
la informacin no es transmitida y
conmutada a travs de canales asignados en
permanencia, sino en forma de cortos
paquetes (celdas ATM) de longitud
constante y que pueden ser enrutadas
individualmente mediante el uso de los
denominados canales virtuales y trayectos
virtuales.
Figura 1: Diagrama simplificado del proceso
ATM.
Los flujos de informacin, son agrupados en
el denominado Mdulo ATM para ser
transportados mediante grandes enlaces de
transmisin a velocidades (bit rate) de 155 o
622 Mbit/s facilitados generalmente por
sistemas SDH.
En el terminal transmisor, la informacin es
escrita byte a byte en el campo de
informacin de usuario de la celda y se le
aade la cabecera.
En el extremo distante, el receptor extrae la
informacin, byte a byte, de las celdas
entrantes y de acuerdo con la informacin de
cabecera, la enva donde sta le indique,
pudiendo ser un equipo terminal u otro
mdulo ATM para ser encaminada a otro
destino. En caso de haber ms de un camino
entre los puntos de origen y destino, no todas
las celdas enviadas durante el tiempo de
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conexin de un usuario sern necesariamente
encaminadas por la misma ruta, ya que en
ATM todas las conexiones funcionan sobre
una base virtual.
Qu interfaces permite manejar ATM?
UNI (user-network interface),
usuario-red
NNI (network-network interface), red
a red
[2] La UNI asocia un dispositivo de usuario
a un switch pblico o privado y la NNI
describe una conexin entre dos switches.
Figura 2: Interfaces de manejo ATM
Interfaces pblicas UNI:
45 Mbps
155 Mbps.
La interface DS3 est definida en un
estndar T1 del comit ANSI, mientras que
la interface de 155 Mbps est definida por
los grupos estndar del CCITT y ANSI.
Interfaces UNIs privadas,
1 de 100 Mps
2 de 155 Mbps.
La interfaz estndar internacional
SDH/SONET de 155 Mbps permite
interoperabilidad en UNIs pblicas y
privadas.
ATM es una red orientada a conexin, un
enlace entre dos puntos empieza cuando uno
transmite una solicitud a travs de la UNI a
la red. Un dispositivo responsable de
sealizacin pasa la seal a travs de la red a
su destino. Si el sistema indica que se acepta
la conexin, un circuito virtual es
establecido a travs de la red ATM entre los
dos puntos. Ambas UNIs contienen mapas
para que las celdas puedan ser ruteadas
correctamente. Cada celda contiene campos,
un identificador de ruta virtual VPI y un
identificador de circuito virtual VCI que
indican estos mapeos.
La carga de cada celda es pasada por el
switch sin ser "leida" a nivel binario. ATM
usa el concepto de control de error y flujo de
"fin a fin" en contraste a la red convencional
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de paquete conmutado que usa un control de
error y flujo interno.
ATM est diseado para manejar los
siguientes tipos de trfico:
Clase A - Constant Bit Rate (CBR),
orientado a conexin, trfico sncrono (Ej.
voz o video sin compresin)
Clase B - Variable Bit Traffic (VBR),
orientado a conexin, trfico scrono (voz y
video comprimidos).
Clase C - Variable Bit Rate, orientado a
conexin, trfico asncrono (X.25, Frame
Relay, etc).
Clase D - Informacin de paquete sin
conexin (trfico LAN, SMDS, etc).
Cmo funciona ATM?
El componente bsico de una red ATM es un
switch electrnico especialmente diseado
para transmitir datos a muy alta velocidad.
Un switch tpico soporta la conexin de
entre 16 y 32 nodos. Para permitir la
comunicacin de datos a alta velocidad la
conexin entre los nodos y el switch se
realizan por medio de un par de hilos de
fibra ptica.
Un switch ATM tiene una capacidad
limitada, mltiples switches pueden
interconectarse entre s para formar una gran
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
conectados entre s.
Figura 3: Una conexin ATM
Los diseadores piensan en UNI como la
interface para conectar equipos del cliente a
la red del proveedor y a NNI como una
interface para conectar redes de diferentes
proveedores.
MULTIPLEXACION EN ATM:
[3] La figura No.2. Una conexin ATM,
consiste de informacin contenidos (celdas)
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 como
la voz y a tasas variables tipo rfagas (bursty
traffic). Cada celda compuesta por 53 bytes,
de los cuales 48 son para trasiego de
informacin y los restantes para uso de
campos de control (cabecera) con
informacin de "quin 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 conexin. La organizacin de la cabecera
variar dependiendo de s la informacin
relacionada es para interfaces de red a red o
de usuario a red. Las celdas son enrutadas
individualmente a travs de los
conmutadores basados en estos
identificadores, que pueden ser cambiados
de interface a interface. La tcnica ATM
multiplexa muchas celdas de circuitos
virtuales en una ruta virtual colocndolas en
particiones (slots), similar a la tcnica TDM.
Sin embargo, ATM llena cada slot con
celdas de un circuito virtual a la primera
oportunidad, similar a la operacin de una
red conmutada de paquetes.
La figura No.3 describe los procesos de
conmutacin implcitos los VC switches y
los VP switches.
Figura 4: Procesos de Conmutacin Implcitos
Los slots de celda no usados son llenados
con celdas "idle", identificadas por un patrn
especfico en la cabecera de la celda. Las
diferentes categoras de trfico son
convertidas en celdas ATM va la capa de
adaptacin de ATM (AAL - ATM
Adaptation Layer), de acuerdo con el
protocolo usado. En este contexto
"transporte" se refiere al uso de tcnicas de
conmutacin y multiplexacin en la capa de
enlace (Capa 2 del modelo OSI) para el
trasiego del trfico del usuario final de la
fuente al destino, dentro de una red.
PROTOCOLO ATM:
El protocolo ATM consiste de tres niveles o
capas bsicas (Figura No4). La primera
llamada capa fsica (Physical Layer), define
los interfaces fsicos con los medios de
transmisin y el protocolo de trama para la
red ATM, es responsable de la correcta
transmisin y recepcin de los bits en el
medio fsico apropiado. ATM es
independiente del transporte fsico. Hay dos
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subcapas en la capa fsica que separan el
medio fsico de transmisin y la extraccin
de los datos:
Figura 5: Protocolo de Modelo de Referencia para
ATM Banda Ancha
[3] La subcapa PMD (Physical Medium
Depedent) tiene que ver con los detalles que
se especifican para velocidades de
transmisin, tipos de conectores fsicos,
extraccin de reloj. Por ejemplo, la tasa de
datos SONET que se usa, es parte del PMD.
La subcapa TC (Transmission Convergence)
tiene que ver con la extraccin de
informacin contenida desde la misma capa
fsica. Esto incluye la generacin y el
chequeo del Header Error Correccin
(HEC), extrayendo celdas desde el flujo de
bits de entrada y el procesamiento de celdas
"idles" y el reconocimiento del lmite de la
celda. Otra funcin importante es
intercambiar informacin de operacin
y mantenimiento (OAM).
La segunda capa es la capa ATM. Se define
la estructura de la celda y las celdas fluyen
sobre las conexiones lgicas en una red
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 informacin.
La capa de adaptacin de ATM:
La tercera capa es la ATM Adaptation Layer
(AAL). La AAL su trabajo es adaptar los
servicios dados por la capa ATM a aquellos
servicios que son requeridos por las capas
ms altas, tales como emulacin de circuitos,
(circuit emulation), vdeo, audio, frame
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 Adaptacin de ATM yace entre el
ATM layer y las capas ms altas que usan el
servicio ATM. Su propsito principal
es resolver cualquier disparidad entre un
servicio requerido por el usuario y atender
los servicios disponibles del ATM layer. La
capa de adaptacin introduce la informacin
en paquetes ATM y controla los errores de la
transmisin. La informacin transportada
por la capa de adaptacin se divide en cuatro
clases segn las propiedades siguientes:
Que la informacin que est siendo
transportada dependa o no del
tiempo.
Tasa de bit constante/variable.
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Modo de conexin.
Estas propiedades definen ocho clases
posibles, cuatro se definen como B-ISDN
Clases de servicios. La capa de adaptacin
de ATM define 4 servicios para equiparar las
4 clases definidas por B-ISDN:
AAL-1
AAL-2
AAL-3
AAL-4
La capa de adaptacin se divide en dos
subcapas:
1) Capa de convergencia (convergence
sublayer (CS)) :
En esta capa se calculan los valores que
deben llevar la cabecera y los payloads
del mensaje. La informacin en la
cabecera y en el payload depende de
la clase de informacin que va a ser
transportada.
2) Capa de Segmentacin y reensamblaje
(segmentation and reassembly (SAR))
Esta capa recibe los datos de la capa de
convergencia y los divide en trozos
formando los paquetes de ATM. Agrega
la cabecera que llevara la informacin
necesaria para el reensamblaje en el
destino. La subcapa CS es dependiente
del servicio y se encarga de recibir y
paquetizar los datos provenientes de
varias aplicaciones en tramas o paquete
de datos longitud variable.
Figura 6: Capa de Adaptacin
Estos paquetes son conocidos como (CS
- PDU) CONVERGENCE SUBLAYER
PROTOCOL DATA UNITS. Luego, la
sub capa recibe los SAR CS - PDU, los
reparte en porciones del tamao de la
celda ATM para su transmisin.
Tambin realiza la funcin inversa
(reemsamblado) para las unidades de
informacin de orden superior. Cada
porcin es ubicada en su propia unidad
de protocolo de segmentacin y
reemsable conocida como (SAR - PDU)
SEGMENTATION AND
REASSEMBLER PROTOCOL DATA
UNIT, de 48 bytes. Finalmente cada
SAR - PDU se ubica en el caudal de
celdas ATM con su header y trailer
respectivos.
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APLICACIN DE REDES ATM
[4] Andinatel S.S.: El comn
denominador de estas necesidades es
el mejoramiento, lo que implica a la
automatizacin y eficiencia en los
procesos tantos internos como
externos, para ello se tiene el uso de
un manejo eficiente de tecnologa,
para satisfacer las necesidades de los
clientes.
III. CONCLUSIONES
El modelo de transmisin Asncrona
(ATM) es una tecnologa orientada a
la comunicacin de redes, que
permite transmitir de forma
simultnea video, voz y datos en un
mismo canal de comunicacin.
La tecnologa ATM transmite los
datos de forma asncrona, es decir,
que siempre y cuando el canal est
disponible habr transferencia, a
diferencia de la comunicacin
sncrona en donde no se transmiten
datos sin la necesidad del usuario,
entonces ATM aprovecha estos
espacios para la transmisin de datos
y garantizar la optimizacin del
ancho de banda.
ATM es una tcnica de transmisin
de datos orientada a paquetes, donde
el flujo de informacin se divide en
bloques pequeos de tamaos fijos;
tambin llamados como celdas.
ATM opera en modo orientado a la
conexin, es decir, para que dos
dispositivos se comuniquen deben
establecer un canal de conexin a
travs de protocolos de llamada o
sealizacin.
Cuando la conexin es establecida
los paquetes ATM se auto-rutean
debido a que cada celda incluye
campos de informacin que permiten
identificar la conexin a la que
pertenecen.
La transmisin ATM no permite
realizar un control de flujo, ni
recuperacin de errores.
Para llevar a cabo una transmisin
ATM se necesita de hardware
sofisticado y altamente costoso, por
esta razn los operadores de redes
pblicas y privadas los utilizan
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principalmente para lneas de largas
distancias.
IV. RECOMENDACIONES
Teniendo en cuenta que hoy se
necesita transportar a travs de la red
tanto datos como tambin voz y
videos por lo que la tecnologa ATM
es de gran ayuda debido a su alta
velocidad y la integracin de tipos de
trficos.
La compatibilidad de las tecnologa
ATM hace posible que sea
implementada sobre las redes
actuales sin importar el medio que
estas utilicen (par trenzado, cable
coaxial y fibra ptica).
En cuestin de administracin la
tecnologa permite mejorar la
eficiencia y manejabilidad de la red,
adems que simplifica el control de
la red.
Para mejorar el factor de ancho de
banda, la implementacin de la red
ATM ofrece un mayor ancho de
banda, adems que ofrece
flexibilidad en la cantidad de
usuarios.
V. REFERENCIAS
[1]Wikipedia.org. (2015). Modo de
Transferencia Asncrona. 29 de Junio
de 2015, de Wikipedia.org Sitio web:
https://es.wikipedia.org/wiki/Modo_d
e_Transferencia_As%C3%ADncrona
[2]AngelFire. (2015). Redes ATM.
29 de Junio de 2015, de
AngelFire.com Sitio web:
http://www.angelfire.com/wi/ocioson
et/29.html
[3]Ivan Dario Cruz Prada Nicruz.
(2014). ATM (Modo de
Transferencia Asncrona). 29 de
Junio de 2015, de Monografias.com
Sitio web:
http://www.monografias.com/trabajo
s/atm/atm.shtml
[4]Freire Carlos & Perez Santiago.
(2011). RED ATM. 08/07/2015, de
Bibdigital.epn.edu.ec Sitio web:
http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/
15000/75/1/CD-0046.pdf
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G. BORBOR & M. GONZALEZ & O. MEDINA & E.
PALLAZHCO
Katty vila. (2015). Qu es ATM
(Modo de Transferencia Asncrona)?
Definicin. 29 de Junio de 2015, de
cavsi.com Sitio web:
http://www.cavsi.com/preguntasresp
uestas/atm-modo-de-transferencia-
asincrona/
Ramn Jess Milln Tejedor. (2009).
ATM (Asyncronous Transfer Mode).
29 de Junio de 2015, de
Monografias.com Sitio web:
http://www.ramonmillan.com/tutorial
es/atm.php
Alexander. (2015). ATM
(Asynchronous Transfer Mode).
Transmisin asncrona de
informacin. 29 de Junio de 2015, de
Rincn del Vago Sitio web:
http://html.rincondelvago.com/atm-
asynchronous-transfer-
mode_transmision-asincrona-de-
informacion.html
CCM. (2015). ATM: Modo de
transferencia asncrono. 29 de Junio
de 2015, de CCM.net Sitio web:
http://es.ccm.net/contents/670-atm-
modo-de-transferencia-asincrono
