Universidad Técnica Particular de Loja

Electrónica y Telecomunicaciones

Interconexión de Servicios de Telecomunicaciones

Aldo Vicente Ruiz Vinces

22 de abril de 2014

Funcionamiento de las tecnologías ATM y MPLS (arquitecturas, particularidades).

ATM

En la actualidad dentro de las telecomunicaciones surge con mayor fuerza la tecnología ATM

(Modo de transferencia asíncrona), una tecnología que puede revolucionar el mundo de las

telecomunicaciones ya que el crecimiento de Internet se ha incrementado de una forma acelerada

y se necesita de una tecnología que sea capaz de soportar grandes cantidades de datos y trabajar

con un mayor ancho de banda además que pueda manejar información de datos, video y sonido.

Al parecer la solución a esto es ATM debido a su arquitectura la tiene capas estructuradas que

permite que servicios como voz y datos vayan mezclados en la misma red. El uso de ATM se

traduce además en economía ya que es mas barato tener todo tipo de datos en un solo tipo de

red, a tener distintas redes para manejar voz, datos, e imágenes, y tratar de hacer que

interactúen. Gracias a ATM se puede desarrollar aun más el uso de las videoconferencias, audio-

conferencia, multimedia, video bajo demanda o sistemas colaborativos entre muchas más

aplicaciones.

Características principales de ATM

Alta capacidad de ancho de banda: El sistema se ha diseñado para soportar aplicaciones

distribuidas altamente demandantes de velocidad.

Usa el concepto de red virtual: Esto permite enviar tráfico entre dos localidades a través de

compartir el ancho de banda disponible entre múltiples aplicaciones que transmitirán a diferentes

velocidades sobre una misma ruta de comunicación.

Es flexible en cuanto al ancho de banda: Lo cual significa que ATM soporta ancho de banda sobre

demanda, conforme lo necesiten las aplicaciones de usuarios, puesto que las personas pagarán

exclusivamente por la cantidad de tráfico consumido[1].

Generalidades

• Conmutación de paquetes: celdas de tamaño fijo

• Orientada a conexión (establ-comunicac-liberac)

• No hay control de errores ni de flujo entre nodos

• Protección de cabecera (garantizar enrutamiento)

• Esquemas de control de congestión

• QoS por conexión[2]

Arquitectura de las redes ATM

Desde una perspectiva arquitectónica, el ATM se divide en tres niveles que ocupan las capas 1 y

parte de la 2 del modelo de referencia OSI:

Nivel de adaptación ATM (AAL).

Nivel Modo de Transferencia Asíncrona (ATM).

Nivel físico (PL).

Nivel de adaptación ATM (AAL): se encarga de las relaciones con el mundo externo. Acepta todo

tipo de información heterogénea y la segmenta en paquetes de 48 bytes a la velocidad que fue

generada por los usuarios. Sólo se encuentra en los puntos terminales de la red. Según el modelo

OSI maneja, en el nivel 2, las conexiones entre la red ATM y los recursos no ATM pertenecientes a

los usuarios finales.

Nivel Modo de Transferencia Asíncrona (ATM): encargado de construir las cabeceras de las células

ATM, responsable del routing y el multiplexado de las células a través de los canales y rutas

virtuales. También es misión suya el control del flujo de datos y la detección de errores ocurridos

en la cabecera aunque no en los datos.

Nivel físico (PL): es el nivel inferior encargado de controlar las señales físicas, ya sean ópticas o

eléctricas, e independizarlas de los niveles superiores de protocolo adaptándolas al medio de

transmisión y codificación utilizado. Puede soportar diversas configuraciones punto-a-punto y

punto-a-multipunto. En una red ATM se distinguen dos tipos de nodos:

Los terminales que proporcionan los puntos de acceso a los usuarios finales.

Los nodos de conmutación responsables dentro de la red del routing de las células.

Fig 1. Arquitectura de ATM

La Capa de Adaptación a ATM adapta y segmenta el flujo de tráfico en celdas de 48 bytes. La capa

ATM añade los 5 bytes de overhead, y los pasa a la Capa Física, que convierte las celdas en señales

eléctricas u ópticas.[3]

MPLS

MPLS (Multi-Protocol Label Switching) es una red privada IP que combina la flexibilidad de las

comunicaciones punto a punto o y la fiabilidad, y seguridad de los servicios Prívate Line, Frame

Relay o ATM.

Ofrece niveles de rendimiento diferenciados y priorización del tráfico, así como aplicaciones de

voz y multimedia. Y todo ello en una única red. Cuenta con distintas soluciones, una

completamente gestionada que incluye el suministro y la de los equipos en sus instalaciones (CPE).

O bien, que sea el usuario quien los gestione[4].

Elementos de una red MPLS

Una red MPLS está compuesta por dos tipos principales de nodos, los LER (Label Edge Routers) y

los LSR (Label Switching Routers), tal y como se muestra en el ejemplo de la Figura 2. Los dos son

físicamente el mismo dispositivo, un router o switch de red troncal que incorpora el software

MPLS; siendo su administrador, el que lo configura para uno u otro modo de trabajo. Los nodos

MPLS al igual que los routers IP normales, intercambian información sobre la topología de la red

mediante los protocolos de encaminamiento estándar, tales como OSPF (Open Shortest Path First),

RIP (Routing Information Protocol ) y BGP (Border Gateway Protocol), a partir de los cuales

construyen tablas de encaminamiento basándose principalmente en la alcanzabilidad a las redes

IP destinatarias. Teniendo en cuenta dichas tablas de encaminamiento, que indican la dirección IP

del siguiente nodo al que le será enviado el paquete para que pueda alcanzar su destino final, se

establecerán las etiquetas MPLS y, por lo tanto, los LSP que seguirán los paquetes. No obstante,

también pueden establecerse LSP que no se correspondan con el camino mínimo calculado por el

protocolo de encaminamiento.

Figura 2. Red MPLS

Arquitectura MPLS

Elementos

LER (Label Edge Router): elemento que inicia o termina el túnel (pone y quita cabeceras). Es

decir, el elemento de entrada/salida a la red MPLS. Un router de entrada se conoce

como Ingress Router y uno de salida como Egress Router. Ambos se suelen denominar Edge

Label Switch Router ya que se encuentran en los extremos de la red MPLS.

LSR (Label Switching Router): elemento que conmuta etiquetas.

LSP (Label Switched Path): nombre genérico de un camino MPLS (para cierto tráfico o FEC),

es decir, del túnel MPLS establecido entre los extremos. A tener en cuenta que un LSP es

unidireccional.

LDP (Label Distribution Protocol): un protocolo para la distribución de etiquetas MPLS entre

los equipos de la red.

FEC (Forwarding Equivalence Class): nombre que se le da al tráfico que se encamina bajo

una etiqueta. Subconjunto de paquetes tratados del mismo modo por el conmutador.

Cabecera MPLS

Donde:

Label (20 bits): Es el valor de la etiqueta MPLS.

Exp (3 bits): Llamado también bits experimentales, también aparece como QoS en otros

textos, afecta al encolado y descarte de paquetes. Son 3 bits usados para identificar la clase

del servicio.

S (1 bit): Del inglés stack, sirve para el apilado jerárquico de etiquetas. Cuando S=0 indica que

hay más etiquetas añadidas al paquete. Cuando S=1 estamos en el fondo de la jerarquía.

TTL (8 bits): Time-to-Live, misma funcionalidad que en IP, se decrementa en cada enrutador y

al llegar al valor de 0, el paquete es descartado. Generalmente sustituye el campo TTL de la

cabecera IP.

Pila de Etiqueta MPLS

MPLS funciona anexando un encabezado a cada paquete. Dicho encabezado contiene una o

más "etiquetas", y al conjunto de etiquetas se le llama pila o "stack". Cada etiqueta consiste en

cuatro campos:

Valor de la etiqueta de 20 bits.

Prioridad de Calidad de Servicio (QoS) de 3 bits. También llamados bits experimentales.

Bandera de "fondo" de la pila de 1 bit.

Tiempo de Vida (TTL) de 8 bits.

Estos paquetes MPLS son enviados después de una búsqueda por etiquetas en vez de una

búsqueda dentro de una tabla IP. De esta manera, cuando MPLS fue concebido, la búsqueda

de etiquetas y el envío por etiquetas eran más rápido que una búsqueda RIB ( Base de

información de Ruteo), porque las búsquedas eran realizadas en el switch fabric y no en la

CPU.

Bibliografía

[1] http://licinformatica.blogspot.com/ [2] http://dtm.unicauca.edu.co/pregrado/conmutacion/transp/7-ATM.pdf [3]http://www.educavirtual.info/cursos/lecciones/ARCHIVOS_COMUNES/versiones_para_imprimir/rcomLW/CLASE3.pdf [4] http://tic-tac.teleco.uvigo.es/profiles/blogs/en-que-consiste-mpls-y-sus [5] http://www.ramonmillan.com/tutoriales/mpls.php