Redes de Banda Ancha - Celda Atm y Gestion de Trafico

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REDES DE BANDA ANCHA

TRABAJO 1CELDA ATM Y GESTION DE TRAFICO

Presentado a

PROFESOR RAFAEL CAMERANO

Presentado por

SANDRA ORTEGA

ADRIANA ROCIO MARTINEZ

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

ESPECIALIZACION EN TELEMATICA

Bogotá D.C. Septiembre 10 de 2002



INTRODUCCION

La capa ATM define la transmisión de datos en celdas de tamaño fijo, al tiempo que

establece el uso de conexiones lógicas.

ATM permite la multiplexación de varias conexiones lógicas sobre una interfaz física y

el flujo de información en cada conexión lógica se organiza en paquetes de tamaño fijodenominadas celdas.

B-ISDN Broadband Integrated Services Digital Network

Es una sola red integrada, planeada para todos los tipos de transferencia de información.

Es una red de velocidad de transmisión elevada, esta red puede ofrecer vídeo, audio,

multimedia, interconexión de LAN. La tecnología que hace posible la B-ISDN es ATM.

MODO ATM

Este modo de transferencia se definió en 1988 y recibió la denominación de modo de

transferencia síncrona el modo ATM surge como la fusión entre el modo detransferencia síncrono STM y el modo de transferencia de paquetes PTM, buscando

conservar la adecuación del primero para soportar servicios de tiempo real y la del

segundo para servicios con tasa de bit variable y, al mismo tiempo evitar los problemas

de ambos.

ATM funciona con la técnica de Conmutación de Paquetes y en particular utiliza el

Modo Circuito Virtual, por las ventajas que presenta, las cuales son deseables a la hora

de soportar flujo de audio y vídeo pues tales flujos tienen requisitos de retardo y además

son de larga duración.

En resumen la técnica de conmutación de paquetes utiliza los modos de datagrama y

circuito virtual. En el modo datagrama cada paquete contiene en su cabecera

información de direccionamiento completa, es decir que contiene una etiqueta que

identifica el destino del paquete sin necesidad de hacer referencia a información

adicional. Además esta identificación es global en cuanto a que es una etiqueta única en

la red.

En el modo de circuito virtual cada paquete contiene en su cabecera información de

direccionamiento resumida, información que por si sola no identifica a un destino en la

red, sino que es necesario hacer referencia a determinada información complementaria.

Esta información de direccionamiento se denomina Virtual Circuit Identifier (VCI)

Identificador de Circuito Virtual. Además se trata de una información con significado

local, en cuanto a que no es un valor único en la red

El procedimiento de establecimiento de un circuito virtual es: primero la estación de

origen informa a la red o nodo de acceso a la red que desea establecer un circuito

virtual, segundo identifica de forma completa y global el destino del circuito virtual a

establecer, tercero todos los nodos cuando reciben esta petición deciden cual será el

contenido de las tablas de encaminamiento que consultarán para realizar la conmutación

de los paquetes pertenecientes al circuito virtual en establecimiento.



Comparando estos dos modos de funcionamiento se observa:

En el modo circuito virtual la información de direccionamiento contenida en la cabecera

es mas reducida que en el datagrama. Desde este punto de vista, el modo datagrama es

menos eficiente en la transferencia de los datos.

Un circuito virtual es necesario establecerlo, es necesario que un paquete de peticiónatraviese la red hasta el destino y vuelva al origen antes de poder transmitir propiamente

los datos. Desde este punto de vista, el modo de circuito virtual introduce un retardo

inicial en la transferencia de los datos que se traduce en ineficiencia.

En el modo circuito virtual, la conmutación de los paquetes es mas rápida, por que la

búsqueda que se efectúa en la tabla de encaminamiento es más eficiente, dado el tamaño

compacto de los identificadores VCI.

En el modo datagrama si un nodo o un enlace queda fuera de servicio, los datagramas

que debían atravesar el nodo o ser transmitidos a través del enlace lo harán por caminos

alternativos, siempre que la tabla de encaminamiento se adapte ante una falla. En el

modo de circuito virtual en cambio es necesario liberar los circuitos virtuales afectadosy establecerlos de nuevo, durante este establecimiento se buscarán caminos alternativos.

El modo circuito virtual es menos flexible que el modo datagrama, en cuanto que se

recupera mas lentamente de caídas de nodos y enlaces.

El modo circuito virtual, por tanto, permite una conmutación mas rápida a costa de

introducir un retardo inicial de establecimiento, lo cual hace que sea mas apropiado para

flujo de datos de larga duración, sobre los cuales, la ineficiencia en la que se incurre por

establecer un circuito virtual se hace despreciable.

En 1988 se normalizaron las características del modo ATM. Más adelante en 1990 el

CCITT publicó la primera tanda de recomendaciones que normalizaban los aspectos

fundamentales de las redes basadas en el modo ATM.

Básicamente el modo ATM se caracteriza por los siguientes tres aspectos:

• Emplear la técnica de multiplexado TDM estadístico y la técnica de conmutación de

paquetes, con dos salvedades: los paquetes tendrán un tamaño fijo e igual a 53 bytes

y el modo de operación de los nodos de conmutación ATM será circuito virtual.

• Minimizar el procesado de los paquetes dentro de la red, para lo cual no se realizará

control de errores en los nodos ATM

• Realizarse mediante hardware, con el fin de conseguir una conmutación de paquetes

rápida.

CELDAS ATM

El modo de transferencia asíncrono utiliza celdas de tamaño fijo, que constan de 5

octetos de cabecera y de un campo de información de 48 octetos, que son ocupados por

la AAL y la carga útil de usuario, como se muestra en la figura 1:



Figura 1. Celda ATM

La cabecera se envía primero, seguido del campo de información. Cuando un campo del

encabezamiento está contenido en un solo octeto, el bit de número más bajo del campo

representa el valor de orden más bajo. Cuando un campo abarca más de un octeto, el

orden de los valores de bit en cada octeto disminuye gradualmente a medida que

aumenta el número del octeto; el número de bit más bajo asociado al campo representa

el valor de orden más bajo.

Los octetos son enviados en un orden ascendente empezando con el octeto 1 de la

cabecera, dentro del octeto, los bits son enviados en un orden descendente es decirempezando con el bit 8. Para todos los campos de una celda ATM, el primer bit enviado

es también el bit mas significativo MSB Most Significant Bit.

En resumen:

– Los octetos se envían por orden creciente, comenzando con el octeto 1

– Los bits de un octeto se envían por orden decreciente, comenzando con el bit 8;

– En todos los campos, el primer bit enviado es el bit más significativo (MSB, most

significant bit).

El empleo de celdas pequeñas de tamaño fijo presenta varias ventajas. En primer lugar,

el uso de celdas pequeñas puede reducir el retardo de cola para celdas de alta prioridad,

ya que la espera es menor si se reciben ligeramente después de que una celda de baja

prioridad haya conseguido el acceso a un recurso (por ejemplo el transmisor). En

segundo lugar, parece que las celdas de tamaño pequeño pueden ser conmutadas más

eficientemente, lo que es importante para las altas velocidades de ATM. La

implementación física de los mecanismos de conmutación es mas fácil para celdas de

tamaño fijo. La conmutación de celdas proporciona las ciertas ventajas como las

siguientes:

• Altamente flexible y puede manejar con facilidad tanto trafico de velocidadconstante (audio y vídeo) como variable (datos)

• A las velocidades tan altas que se contemplan, la conmutación digital de las celdas

es mas fácil que el empleo de técnicas tradicionales de multiplexión en especial si se

usa fibra óptica.• Para la distribución de televisión es esencial la difusión, esto lo puede proporcionar

la conmutación de celdas pero no la de circuitos

CAMPOS VPI y VCI

VPI Virtual Path Identifier: es usado en conjunto con VCI para identificar el próximo

destino de una celda en su paso a través de una serie de switches ATM. Es un campo de

encaminamiento para la red. Es un campo de 8 bits para la interfaz usuario-red (UNI) y

8 7 6 5 4 3 2 11

2.

5

6.

.

.

.

53

Cabecera

5 octetos

Campo

Información

48 octetos



de 12 bits para la interfaz Red-Red (NNI) permitiendo un numero superior de caminos

virtuales en la red

VCI Virtual Channel Identifier: se emplea para encaminar a y desde el usuario final,

funcionando como un punto de acceso al servicio.

La capa ATM tiene dos jerarquías de multiplexión: el Canal Virtual (VC VirtualChannel) y el Trayecto Virtual (Virtual Path VP). El identificador de trayecto virtual

VPI es un haz de canales virtuales. Cada haz debe tener los mismos extremos. El

propósito de VPI es identificar un grupo de conexiones de canal virtual (VC). Este

enfoque puede permitir la agrupación de los VCI de extremo a extremo para establecer

conexiones semipermanentes que apoyen un gran numero de sesiones de usuario. Los

VPI y VCI también pueden establecerse por demanda. El VC sirve para identificar un

recurso unidireccional para la transferencia de tráfico ATM. El VCI se asigna en el

momento en que se activa una sesión de VC en la red ATM. Puede haber enrutamiento

en una red ATM en el nivel de VC, o podría establecerse una correspondencia de los

VC a través de la red sin mas traducción. Si se usan VCI en la red, el conmutador de

ATM deberá traducir los valores de VCI entrantes en valores de VCI salientes en los

enlaces VC de salida. Los enlaces VC se deben concatenar para formar una conexión decanal virtual (VCC Virtual Channel Connection) completa. Las VCC se usan para

transferencia de trafico de usuario a usuario, de usuario a red o dentro de la red .

El VPI identifica un grupo de enlaces de VC que comparten la misma conexión de

trayecto virtual (VPC Virtual Path Connection). El valor de VPI se asigna cada vez que

se conmuta el VP en la red ATM. Al igual que el VC, el VP es unidireccional para la

transferencia de trafico entre dos entidades ATM continuas. Como se muestra en la

figura 2 se permite que dos VC distintos que pertenecen a diferentes VP en una interfaz

dada tengan el mismo valor de VCI por consiguiente es necesario concatenar el VCI y

el VPI para identificar de manera única la conexión virtual.

Figura 2. VP y VC

En resumen:

Enlace de camino virtual (VP): Transporte de celdas con el mismo VPI entre el punto

donde se asigna el VPI y el punto donde se cambia o termina.

Enlace de canal virtual (VC): Transporte de celdas con el mismo VCI entre el punto

donde se asigna el VCI y el punto donde se cambia o termina. La terminación de un VC

implica también la terminación de un VP.

Una concatenación de enlaces de camino virtual se denomina conexión de caminovirtual (VPC) y, de la misma forma, una concatenación de enlaces de canal virtual se

denomina conexión de canal virtual (VCC).

VCIs y VPIs se asignan localmente y sólo tienen sentido sobre un enlace.

El enrutamiento en la red ATM corre por cuenta del conmutador ATM que examina

ambos campos, VCI y VPI de la celda o solo el campo VPI. Esta decisión depende del

diseño del conmutador y de si los VCI terminan dentro de la red. Los campos VCI/VPI

se pueden usar con operaciones punto a punto o punto multiplunto, también pueden ser



pre establecidos PVC o establecerse por demanda SVC basándose en procedimientos de

señalización.

Se usan 2 tipos de conmutadores en las redes ATM para multiplexar /demultiplexar y

enrutar el tráfico.

Conmutador VP: Se encargan de examinar la parte de VPI del encabezado para realizarla multiplexión/demultiplexión y el enrutamiento. Los conmutadores de camino virtual

(VP switches) terminan enlaces de VP y, por consiguiente deben traducir VPIs de

entrada en los correspondientes de salida atendiendo al destino de la VPC. Los valores

de VCI no se modican.

Al realizar esta conmutación de VPI se logra agilizar la conmutación y enrutamiento en

los puntos intermedios y así el switch no revisa todo el campo que implicaría sobrecarga

y retardo de procesamiento.

El valor de VCI se puede transportar de manera transparente a través de un VP.

Ejemplo de conmutación VPI: En la figura se puede ver que los VCI pasan sin

alteración a través del conmutador y los VCI 14 y 15 se mantienen unidos en un VPI. El

VPI 7 entrante se traduce al VPI 4 saliente, pero los VCI no cambian.

Figura 3. Conmutador VP

Conmutador VC: . Los conmutadores de canal virtual (VC switches) terminan enlaces

de VC y, por tanto, también de VP. Así pues, debe realizarse la traducción de VCIs y

VPIs y por lo tanto debe examinar VPI y VCI, es decir todo el campo

Ejemplo de conmutación VCI/VPI tanto los VPI como los VCI se traducen y

transforman en valores diferentes.

Conmutadores VP y VC tratan las conexiones VP y VC de la misma manera y la red

puede asociar características de QoS (como utilización del tráfico) tanto a un VC como

a un VP.Un switch de VC puede comportarse también como un switch de VP.

La celda de ATM en particular la cabecera puede tener dos formatos dependiendo de la

interfaz, es decir si es UNI o NNI.

UNI User network interface: es usada para comunicación entre puntos finales ATM y

switches ATM.

NNI Network Node Interface: es usada para comunicación entre switches ATM.

VCI 14

VCI 15

VCI 14

VCI 15

VPI 4 VPI 7

VCI 14

VCI 15

VCI 14



Figura 4. Conmutador VC

Se han adoptado dos esquemas de codificación diferentes: el formato interfaz usuario-

red (UNI, user-network interface) y el formato interfaz de nodo de red (NNI, network-

node interface).

Formato de la cabecera de la celda en una interface UNI

La estructura de la cabecera es mostrada en la siguiente figura

LP Cell Loss Priority Prioridad de perdida de celda

GFC Generic Flow Control Control de flujo Genérico

PTI Payload Type Identifier Identificador de Tipo de carga

HEC Header Error Control Control de errores de cabecera

VPI Virtual Path Identifier Identificador de trayecto virtual

VCI Virtual Channel Identifier Identificador de canal virtual

Figura 5. Cabecera ATM UNI

El primer campo contiene 4 bits para el GFC, el segundo campo es el campo de

enrutamiento que está subdividido en un campo VCI de 16 bits y un campo VPI de 8

bits. El campo PTI es codificado en 3 bits. El bit CLP indica cuando una celda tiene

prioridad alta CLP=0 o si se puede descartar en la red CLP=1. Y finalmente el campo

HEC de 8 bits.

VCI 14

VCI 15 VCI 88

VPI 10

VPI 7

VCI 23

VPI 7

VCI 14 VCI 88 VCI 23 VCI 15



Hay veinticuatro bits disponibles para encaminamiento: 8 bits para el identificador de

trayecto virtual (VPI, virtual path identifier) y 16 bits para el identificador de canal

virtual (VCI, virtual channel identifier). El valor cero de VCI no está disponible para la

identificación de canal virtual de usuario.

El número de bits de los campos VPI y VCI utilizados para encaminamiento se

establece mediante negociación entre el usuario y la red según se describe en

3.1.2.3/I.150. Los bits en los campos VPI y VCI utilizados para encaminamiento seasignan aplicando las siguientes reglas:

– los bits asignados del campo VPI serán contiguos;

– los bits asignados del campo VPI serán los bits menos significativos del campo VPI

(comenzando en el bit 5 del octeto 2);

– los bits asignados del campo VCI serán contiguos;

– los bits asignados del campo VCI serán los bits menos significativos del campo VCI

(comenzando en el bit 5 del octeto 4).

Formato de la cabecera de la celda en una interface NNI

El formato de la cabecera de la celda en una interface NNI es idéntica al formato de lacelda para UNI, excepto que el campo GFC de la interface UNI es reemplazado por 4

bits adicionales para el campo VPI, de tal forma que el nuevo campo VPI es de 12 bits

para la interface NNI, como se muestra en la figura:

Figura 6. Cabecera ATM NNI

En el formato de cabecera interno a la red es decir en NNI , no se especifica el campo de

control de flujo genérico, que realiza funciones extremo a extremo. En cambio el campo

identificador de camino virtual VPI pasa de 8 bits a 12 bits, lo que permite un gran

numero de VPC internos a la red, para dar cabida a los suscriptores y a los necesarios

para realizar la gestión de la red.

Existe una diferencia entre celdas IDLE y celdas UNASSIGNED. Las celdas IDLE solo

son visibles en la capa física (PHY) y no son pasadas a la capa ATM. Ellas son usadas

para hacer el stuffing del ancho de banda que no ha sido utilizado en la capa física. Las

celdas UNASSIGNED son visibles en ambas capas en la capa física y en la capa ATM,

pero en la capa física ellas son tratadas como cualquier celda de la capa ATM,

caracterizan posiciones disponibles como por ejemplo ancho de banda sin utilizar, en el

bloque de celdas en la capa ATM. Ambos tipos de celdas (IDLE y UNASSIGNED)

permiten una operación totalmente asíncrona tanto del emisor como del receptor, en las



respectivas capas. La distinción entre ellas es hecha por el bit 1 del octeto 4 de la

cabecera (posición del bit CLP. Las celdas IDLE no pueden usar el campo GFC, ya que

el control de flujo genérico no es una función de la capa física. Las celdas

UNASSIGNED pueden ser usadas para propósitos del GFC.

DESCRIPCION DETALLADA DE LOS CAMPOS DE LA CELDA ATM

GFC: Generic Flow control: Realiza el control de flujo genérico y no se incluye en la

cabecera de las celdas internas a la red, sino solo en la interfaz ususario-red, por lo que

únicamente se puede usar en el control de flujo de celdas en la interfaz local usuario-

red. Puede ser usada para ayudar al usuario en el control del flujo de tráfico para

diferentes calidades de servicio como indicador de nivel de prioridad múltiple para

controlar el flujo de información dependiente del servicio. En cualquier caso el GFC se

utiliza con el fin de aliviar la aparición esporádica de sobrecarga en la red. Estos

campos también sirven para administrar el establecimiento y liberación de conexiones

de canal virtual. Además provee funciones locales tal como la identificación de

estaciones múltiples que comparten una interface ATM simple. El valor por defecto es

0000 cuando no se utiliza este campo.

PTI Payload Type Identifier: es el indicador del tipo de carga útil que indica el tipo de

tráfico que reside en la celda. La celda puede contener trafico de usuario o trafico de

gestión/control. El ATM Forum ha expandido el uso de este campo para identificar

otros tipos de carga útil como para OAM, control, etc. La siguiente tabla muestra la

interpretación de los bits PT.

Codificación

PT

Interpretación

000 Celda de datos de usuario, AAU=0, congestión no

experimentada

001 Celda de datos de usuario, AAU=1, congestión noexperimentada

010 Celda de datos de usuario, AAU=0, congestión

experimentada

011 Celda de datos de usuario, AAU=1, congestión

experimentada

100 Celda asociada al segmento OAM F5

101 Celda asociada a OAM F5 extremo a extremo

110 Celda de gestión de recursos

111 Reservada para funciones futuras

AAU Indicación de usuario ATM a usuario ATM

Tabla 1. Interpretación de los valores PT

Para la interpretación de los bits: un valor cero en el primer bit indica información deusuario, es decir, información de la capa inmediatamente superior. En este caso el

segundo bit indica si se ha producido congestión, el tercer bit, conocida como bit de

indicación ATM-Usuario-ATM-Usuario (AAU) es un campo de un bit que indica que

la celda transporta información de gestión de red o de mantenimiento. Esto permite la

inserción de celdas de gestión de red en una VCC de usuario sin afectar a los datos de

usuario, de modo que se proporciona información de control en banda.



Este campo se usa para operaciones de notificación de congestionamiento.

Cualquier elemento de red congestionado, al recibir una célula de datos de usuario

puede modificar el PTI así: las células recibidas con PTI = 000 o PTI = 010 se

transmiten con PTI = 010. Las células recibidas con PTI = 001 o PTI = 011 se

transmiten con PTI = 011. Los elementos de red que no están congestionados no debenmodificar el PTI. Véase la Recomendación I.371.

Cuando el valor del PTI es 111 en una célula, la función de la capa ATM se encontrará

en un campo de la cabida útil de esa célula.

CLP Cell Loss Priority : La prioridad de pérdida de celdas es un valor de un bit y se

emplea para ayudar a la red ante la producción de congestión. Un valor 0 indica que la

celda es de prioridad relativamente superior, no siendo descartada a menos que no

quede otra opción, un valor 1 indica que la celda puede descartarse en la red. El usuario

puede utilizar este campo para insertar información extra en la red, con CLP igual a 1, y

transmitirla al destino si la red no esta congestionada. la celda esta sujeta a ser

desechada por la red. Que la celda sea desechada o no depende de las condiciones de la

red y de las políticas del administrador de la red. Sea cual sea la política deladministrador, si CLP se pone en 0 quiere decir que la celda tiene mayor prioridad en la

red, y se le debe tratar con mayor cuidado que a una celda en la que el bit CLP, este en

1. La red puede poner esta campo a 1 para cualquier celda que esté en desacuerdo con

los parámetros de tráfico fijados entre el usuario y la red. En este caso, el conmutador

que lo activa se percata de que la celda excede los parámetros de tráfico establecidos

pero que esta puede ser procesada. Posteriormente, si se encuentra congestión en la red,

esta celda se marca para ser rechazada antes que aquella que se encuentran dentro de los

límites de tráfico fijados.

HEC Header Error Control: es un campo para verificación de errores y también

puede corregir un error de un bit. El HEC se calcula con base en el encabezado de ATM

y no en la carga útil de usuario. ATM usa un mecanismo adaptativo de

detección/corrección de errores con el HEC.

Las operaciones HEC de ATM protegen el encabezado de las celdas. Un error de un

solo bit se corrige, y un error de múltiples bits hace que se deseche la celda. Una vez

que HEC esta en modo de detección todas las celdas con errores se desechan. Cuando se

detecta una celda sin error, la operación regresa al modo de corrección.



GESTION DE TRAFICO : TRAFFIC MANAGEMENT

Un determinado grado de QoS a una conexión ATM se formaliza en un Contrato de

Tráfico, firmado entre la aplicación usuaria de la conexión ATM y la red ATM.

La aplicación de los términos del contrato de tráfico se efectúa a través de los diversos

mecanismos de Gestión de Trafico presentes en la red, de tal forma que el potencial deprestación integrada de servicios de las redes basadas en ATM se realiza mediante

dichos mecanismos presentes en la capa ATM. Y además la prestación del servicio

ATM se ha formalizado mediante la normalización de un determinado número de

Clases de Servicio.

Figura 7. Gestión de Tráfico

Los mecanismos de gestión de tráfico son las acciones que toma la red para hacer

cumplir el contrato de tráfico; los parámetros de tráfico son los valores que caracterizan

el tráfico de la fuente, son los valores que caracterizan el flujo de las celdas; los

parámetros de calidad de servicio (QoS), son las medidas que determinan la QoS que

presta la red a una conexión, estos parámetros cuantifican el desempeño de la red

extremo a extremo en la capa ATM.

ATM soporta deferentes niveles de servicio y QoS por conexión. Esos objetivos de

desempeño, se pueden satisfacer para conexiones existentes o nuevas, implementando

un número de mecanismos de control de conexión llamados Gestión de Tráfico. Esta

Gestión de Tráfico habilita una red ATM a entregar QoS para conexiones individuales,

protege contra condiciones que pueden resultar en congestión y degradación del

desempeño, y provee a nuevas conexiones la oportunidad para optimizar recursos de red

disponibles.

ATM tiene la habilidad para soportar diferentes clases de aplicaciones sobre la mismainfraestructura física como vídeo, voz, datos o su combinación. Esta es una habilidad

muy especial porque la demanda hecha sobre recursos de red por diferentes aplicaciones

puede variar significativamente. Para soportar la integración de diferentes aplicaciones

y QoS sobre una red ATM, se asumen y aceptan ciertas cosas por parte de los usuarios

finales ATM y la red:

• Capacidad disponible dentro de la red ATM para manejar una nueva conexión y

su QoS asociada sin impactar negativamente cualquier otra conexión existente.

Applications

Traffic Contract

Traffic Management

Mechanisms Service

ATM

Layer

TrafficParameters QoS



Si hay la posibilidad de que una conexión existente sea afectada, la nueva

conexión será denegada.

• El usuario final ATM (aplicación) y la red tienen un acuerdo en el tiempo de

setup de la conexión dependiendo de las características del tráfico de la

aplicación presentada a la red. Estas características o parámetros incluyen un

máximo y mínimo de rata de celdas y QoS.

• La red ATM tiene el derecho de descartar o etiquetar celdas que excedan losparámetros acordados en el tiempo de conexión. Esta acción de policia es

desempeñada en el punto donde las celdas entran a la red.

• La red ATM proveerá un acceso justo y con equidad para los usuarios finalesque encuentran recursos de red que no se están usando sobre una base best-

effort. Sin embargo si la red ATM detecta congestión, estas pueden tanto

descartar celdas como notificar al usuario final ATM para bajar la rata de tráfico

presentado a la red.

Estas funciones forman las bases para las técnicas existentes usadas para mantener el

tráfico dentro de una red ATM. Los objetivos de gestión de tráfico pertenecientes a

ATM son:

• Soportar múltiples tipos de tráfico para diferentes velocidades.

• Satisfacer cada requerimiento de QoS de aplicación por conexión.

• Maximizar y optimizar la utilización de recursos de red.

• Proteger el usuario final ATM y la red para lograr alcanzar objetivos de

desempeño de red.

• Minimizar dependencia sobre AAL y el esquema de gestión de tráfico de capas

superiores para reducir o eliminar congestión en una red ATM.

Técnicamente el principal objetivo de manejo de tráfico ATM es puro y simple, evitar

congestión. Congestión en una red ATM es definida como un estado en el cual los

componentes de una red ATM, switches, enlaces físicos o host no estén disponibles para

encontrar los objetivos de desempeño de red negociados para conexiones existentes. La

complejidad surge ya que un servicio integrado tiene tráfico en la red que puede ser

impredecible y competirá por los mismos recursos de red. Una técnica sería designar

ancho de banda máximo a la conexión, pero esto puede ser costoso y no optimiza los

recursos de red. Otra técnica sería colocar buffers en los switch de red, pero se puede

incrementar la latencia, costo y complejidad. Una tercera técnica envuelve que la red o

el usuario final ATM destino notifique al usuario final enviante para reducir la rata de

celdas de ingreso cuando un punto alto de congestión sea alcanzado. Y por supuesto,

las celdas puedan ser descartadas en el punto de entrada de la red si se encuentracongestión por exceso a la rata de celdas negociada.

Hay otras técnicas para evitar congestión que han sido sugeridas y pueden ser

implementadas en redes ATM. El estándar ha decidido una fundación de funciones de

gestión de tráfico básica. Estas están documentadas en el Foro ATM Gestión de Tráfico

4.0 y la recomendación ITU-T I.371.



La Gestión de Tráfico en una red ATM puede ser abierto en dos áreas: control de

tráfico y control de congestión. El control de tráfico está definido como el setup de

acciones tomadas por la red por la red para evitar condiciones de congestión y el control

de congestión es definido como el setup de acciones tomadas por la red para minimizar

la propagación y duración de la congestión.

La técnica específica usada, bajo la cual el área de gestión de tráfico falla, y donde sedesempeña en la red, es función del tiempo necesitado para ejecutarla. Por ejemplo el

chequeo para determinar si una celda excede una rata de entrada máxima OC3 es

desempeñada en el switch de ingreso de red y puede ser ejecutada en menos de

3microsegundos (una celda transmitida en 155,52Mbps toma 2,73microsegundos). Otro

ejemplo sería el flujo de control extremo a extremo. Esta función pude ser

desempeñada dentro de la duración de un round-trip entre la fuente y el destino.

La mayoría de control de congestión y de tráfico toma lugar en el ingreso a la red o

punto de entrada a la red ATM. Esto previene la congestión por descarte o tráfico

marcado que pueda llevar a situaciones de congestión. Dada la rata de potencial de

entrada y la variación en tipos de tráfico, es fácil ver porqué la gestión de tráfico es una

función importante y compleja en las redes ATM.

Técnicas de control de tráfico y controlde congestión

Marco de tiempo

Traffic Policing

Traffic Shaping

Cell Discard

Frame Discard

Buffer Mannagement

Cell/PDU input rate

Network Feedback Round-trip propagation delay

Connection Admission Control Connection SetupNetwork Engineering/Design Long term

Tabla 2. Funciones de Gestión de Tráfico

1. Contrato de Tráfico:

Especifica las características negociadas de una conexión, consiste en un conjunto de

parámetros de tráfico, un conjunto de parámetros de QoS para cada dirección de la

conexión (dos direcciones ya que es unidireccional) y una definición de conformidad.

Un usuario final ATM requerirá una conexión por señalización o suscripción. La red

ATM usa la información de QoS para el setup de la conexión y vigila el tráfico a

medida que entra en la red.

Durante la fase de establecimiento de una conexión ATM, el terminal debe:

• Especificar dirección ATM del destino de la conexión y

• Sus requisitos de QoS

• El Perfil de tráfico previsto para un flujo de celdas de la conexión ATM



Si la RED acepta se compromete a garantizar QoS solicitada siempre que el flujo de

celdas de la conexión se adecue al perfil de trafico declarado por el terminal.

La declaración del perfil de tráfico se materializa en la especificación de unos

parámetros de trafico que lo cuantifican y que constituye el Descriptor de Trafico. La

calidad de servicio que se solicita a la red se aplica extremo a extremo entre dos

interfaces UNI.

2. Parámetros de tráfico:

ATM define un grupo de parámetros de QoS los cuales son usados para capturar las

características de una conexión ATM.

• PCR Peak Cell Rate: Tasa pico de celdas especifica la rata máxima a la que las

celdas pueden ser introducidas en una red sobre una conexión virtual. Expresado en

celdas por segundo.

• SCR Sustainable Cell Rate: Tasa sostenida de celdas especifica la rata promedio

sobre el tiempo que la celda puede ser introducida dentro de la red sobre un CV, es

la tasa promedio de celdas por unidad de tiempo. Expresado en celdas por segundo.

• MBS Maximun Burst Size: Tamaño máximo de la ráfaga, es el máximo número de

celdas consecutivas que puede enviar la fuente a la tasa pico, dentro de la tasa

sostenible. El parámetro negociable es BT Burst Tolerance (Tolerancia de Ráfaga).

Expresado en celdas.

• MCR Minimun Cell Rate: especifica la rata de celdas mínima que la red puede

garantizar para un CV. Expresado en celdas por segundo.

• CDVT Cell Delay Variation Tolerance: Es la máxima variación del tiempo entrellegada de celdas, es el límite superior de la variación en tiempos de arribo de la

celda actual Vs el esperado. Esta variación puede ser causada por encolamiento y

retardo de celdas de diferentes conexiones que pasen a través de las capas ATM

(AAL, ATM) y son multiplexadas en una interfaz física simple. Una variación

grande causa problemas particularmente para aplicaciones las cuales dependen de

celdas llegando de manera impredecible. CDVT se expresa en segundos.

3. Definición de conformidad:

Es simplemente un test que ejecuta contra cada celda cuando entra a la red. Una celda

no conforme el la que falla al test y puede ser descartada antes de entrar a la red o

marcada como no conformidad (se usa CLP) y entonces emitirla en la red. El test no esestricto en que solo las celdas conformes entren. En realidad una conexión conforme

consistirá de celdas conformes y no conformes.

El test es actualmente una implementación del Generic Cell Rate Algoritm (GCRA) que

está documentado en la recomendación ITU-T I.371. El término más común para el

GCRA es leaky bucket (cubeta de fuga). Este término es usado porque

conceptualmente puede ser dibujado como una cubeta con un hoyo de ancho fijo en el



fondo. Las celdas se colocan en el valde y son filtradas a través de la red. Si hay

cualquier sobreflujo, entonces esas celdas son consideradas no conformes.

Figura 8. Algoritmo GCRA

Cómo se observa en la figura 8 el flujo de celdas pasa hacia la cubeta, si cumplen el

contrato, pasarán a través del hoyo en el fondo de la cubeta hacia la red, las que no

cumplan algunas serán descartadas y otras serán marcadas CLP=1 y enviadas a la

siguiente cubeta donde habrá también cierto control en la cual algunas celdas pasarán

por el hoyo del fondo de la cubeta hacia la red y las que definitivamente están por fuera

del contrato de tráfico serán descartadas.

El GCRA usa una combinación de PCR y CDVT o SCR y MBS como parámetros para

realizar test de la conformidad de tráfico. Uno o más leaky-buckets con diferentes

parámetros pueden ser colocados en serie para hacer test de conformidad de tráfico. Las

celdas marcadas con su bit CLP=0 o 1 (CLP 0+1) golpean el leaky-bucket que esta

localizado, típicamente sobre el switch de ingreso. Estas pueden estar opcionalmentemarcadas, descartadas o pasadas a un segundo leaky-bucket. CLP=1 pasan las celdas a

través del segundo leaky-bucket sin cambio y son admitidas a la red. Solo las celdas

CLP=0 son chequeadas para conformidad o no conformidad.

Las celdas son presentadas a la red. Si exceden el PCR o el CDVT, son descartadas o

marcadas. Las celdas CLP=0 entonces fluyen al siguiente bucket donde se hace test de

SCR o MBS. Estas celdas son posiblemente marcadas y emitidas a la red.

Figura 9. Combinación de parámetros de tráfico

A

B MBS

CDVT SCR PCR



Se define un incremento (I) y un límite (L) de la siguiente forma:

Rata pico: GCRA(I,L), donde PCR=1/I y CDVT=L.

Rata sostenida: GCRA(I,L), donde SCR=1/I y BT=L.

4. Parámetros de QoS:

Son las medidas que determinan la calidad de servicio prestada por la red. Se mide en

términos 6 parámetros de QoS. 3 parámetros NO susceptibles de ser negociados. Se

tiene en cuenta que una celda perdida es una celda que no llega a su destino, una celda

errada es la que contiene errores y una celda mal insertada es la que llega a un destino

equivocado por un error en la cabecera. Los parámetros de QoS es una medida del delay

y confiabilidad que una conexión particular soportaría.

• CER Cell Error Ratio: tasa de celdas erróneas: Celdas erróneas sobre (celdas

erradas + celdas transmitidas satisfactoriamente). Este parámetro determina la

precisión.

• SECBR Severely-Errored Cell Block Ratio: Tasa de bloques severamente dañados,

siendo el bloque de celdas una secuencia de N celdas transmitidas consecutivamente

y un bloque severamente dañado con más de M celdas erroneas, perdidas o mal

insertadas, en otras palabras, bloques de celdas erradas severamente sobre total de

bloque de celdas transmitidas. Este parámetro determina la precisión.

• CMR Cell Misinsertion Rate: Tasa de celdas mal insertadas: celdas mal insertadadebido a un error no detectado en la cabecera y ha sido erróneamente conmutada.

Celdas mal insertadas sobre intervalo de tiempo. Este parámetro determina la

precisión.

Parámetros negociables de QoS: estos se pueden clasificar en parámetros espaciales yparámetros temporales. Cell Transfer Delay: Retardo de transferencia: es el retardo de

celdas de una conexión ATM al atravesar la red, dentro de este retardo hay retardos fijos

(propagación, parte fija de la conmutación) y retardos variables (colas en los

conmutadores).

Parámetros espaciales:

• CLR Cell Loss Ratio: Tasa de celdas perdidas: este valor exige a la red que la

fracción de celdas perdidas no supere este valor durante la vida de una conexión.

Celdas perdidas sobre total de celdas transmitidas. Este parámetro determina la

confiabilidad.

Parámetros temporales:

• CTDmax maximum Cell Transfer Delay: retardo máximo de transferencia,

especifica el retardo de transferencia de celda end to end. Este parámetro determina

la velocidad.



• CDV Variabilidad de retardo de celda (peak to peak Cell Delay Variation peak to

peak): diferencia entre el CTDmáx y el retardo fijo. Especifica la variación en el

retardo de transferencia de celda. Este parámetro determina la velocidad.

Figura 10. Definición CDV

El siguiente es un cuadro comparativo:

LIMITACION DE RED CTD CD

V

CL

R

CER CM

R

Retardo de propagación X

Arquitectura de encolamiento X X X

Capacidad de buffer del switch X X X

Control de asignación / Admisión del switch X X XVariaciones en carga de tráfico X X X X

Fallas de swich y enlaces X

Características de error medio y de ráfaga de error X X X

Número de nodos de conmutación atravesados X X X X X

Tabla 3. Comparación parámetros de QoS

5. Mecanismos de control de tráfico:

Son los encargados de hacer valer los contratos de tráfico de aquellas conexiones ATM

en curso, es decir son los mecanismos que garantizan QoS a aquellas conexiones que

respetan su perfil de trafico. El estándar ha especificado o limitado un número dediferentes funciones de gestión de tráfico que pueden ser implementadas a todos los

servicios ATM, estos son críticos para la operación satisfactoria de la red ATM.

A. CAC Connection Admission Control:Control de Admisión: es el mecanismo responsable de aceptar o rechazar una petición

de establecimiento de conexión ATM que llega a la red. No hay normalizado ningún

mecanismo CAC pero si está especificada con detalle su función. Su función: a partir de

la información del contrato de trafico, determinar si acepta la petición de

establecimiento, sujeta a las siguientes consideraciones:

• Satisfacer la QoS que se solicita para la conexión en establecimiento.

• No debe afectar negativamente la QoS de las conexiones ya establecidasLos mecanismos CAC son responsables indirectamente de la reserva de recursos en la

red para garantizar la QoS de las conexiones establecidas. Por ejemplo: para garantizar

un CTDmax a una conexión, es necesario reservar una fracción de la capacidad de los

enlaces que va a atravesar la conexión, es decir es necesario limitar el numero de

conexiones que confluyen en los mismo enlaces que va a atravesar esta conexión. Elhecho delimitar el numero de conexiones conlleva necesariamente rechazar

determinadas peticiones de establecimiento de conexión, que es la función del Control

de Admisión. Los mecanismos CAC son mecanismos de gestión de tráfico con una

Line Rate1Cell/PCR CDV= -1 CDV=+1



escala temporal de actuación relativamente grande, puesto que toman decisiones en los

instantes de petición de establecimiento de las conexiones.

Es el procedimiento que decide si una conexión es estabilizada o rechazada. CAC usa

descriptores de tráfico de conexión y QoS requerido como entrada en el algoritmo. Si la

capacidad está disponible, la QoS requerida puede ser encontrada y la QoS de las

conexiones existentes no será impactada, siendo entonces aceptada la conexión. Sicualquiera de estas precondiciones no se encuentran, entonces el requerimiento de

conexión falla. El CAC determina cuales parámetros de tráfico serán requeridos por la

función UPC y la asignación de recursos de red. El CAC es desempeñado por todo

switch a lo largo del camino de la fuente al destino en la red ATM.

B. Generic flow control:Control de Flujo: el control de flujo en redes ATM comprende el conjunto de

mecanismos coordinados que permiten que ante la inminencia o constatación de una

sobrecarga de la red, los terminales responsables de tal situación ajusten sus tasas de

emisión de celdas. El control de flujo normalizado por el ATM Forum se consigue

ajustando en origen periódicamente el intervalo temporal de emisión de celdas de cadaconexión. Para ello, el terminal emisor deberá insertar celdas denominadas RMResource Management o celdas de Gestión de Recursos en el flujo de celdas de datos,

las celdas RM serán devueltas por el destino de la conexión y serán empleadas por la

red para informar sobre el ajuste deseado para cada conexión en función del estado de la

red en cada momento. Este tipo de control de flujo se denomina por realimentación de

tasa. La operación eficaz del control de flujo requiere, la coordinación de

comportamientos entre el terminal origen, el terminal destino y los conmutadores de la

red. ES por ello que tales comportamientos han sido normalizados con detalle. De este

modo se garantiza la interoperabilidad entre equipos de distintos fabricantes. El control

de flujo es un mecanismo de gestión de tráfico con una escala temporal de actuación

intermedia, pues toma decisiones que tardan en tener efecto varios retardos de ida y

vuelta (Round-Trip Time, RTT). Un RTT es el tiempo que tarda una celda RM en llegar

al destino de la conexión y volver al origen, momento en el que entrega la información

de realimentación que contiene. Esta técnica está documentada en la recomendación

ITU-T I.150 e I.361.

Fue estandarizado como una configuración punto a punto que permite a un multiplexor

controlar la competencia por el acceso a un recurso de troncal compartida a través del

uso de controles selectivos de tipo de tráfico. El GFC ocupa cuatro bits en el

encabezado de la celda UNI. El código por default de estos bits es todos en cero que

indica que la interfaz no está bajo GFC. Los terminales ATM tienen una o dos colas.

El protocolo entre el multipelxor y los terminales es asimétrico (el multiplexor controla

a los terminales mientras los terminales solo responden o envían información. El muxmanda a las terminales para detener todo el tráfico con el bit halt basado en el estado de

sus colas internas. Si el recurso de troncal compartido se congestiona, el mux GFC

puede detener a ciertos terminales con el comando SET.

C. UPC Usage Parameter Control:Control de parámetros de usuario conocida también como Función Policía: comprende

los mecanismos encargados de verificar que el perfil de trafico declarado por el usuario

se cumple durante toda la conexión. No hay normalizados mecanismos de policía, sino



que se ha detallado las funciones que debe desempeñar todo mecanismo de policía. Sus

Funciones son:

1. Comprobar la validez de VPI/VCI de cada celda

2. Monitorizar le flujo de celdas de cada conexión en el punto de entrada a la red, para

determinar si son conformes o no con el descriptor de trafico de la conexión. La

monitorización de las celdas de una conexión puede realizarse mediante cualquier

procedimiento que se diseñe. Solo se exige que tal procedimiento cumpla lassiguientes restricciones:

• Que no modifique el perfil de las celdas monitorizadas

• Que no sea mas restrictivo que la aplicación de la definición de conformidad

según el algoritmo GCRA, es decir que no determine que una celda es no

conforme si lo era según el algoritmo GCRA

3. Descartar o marcar celdas no conformes: Es decisión del diseño de la función de

policía descartar antes de ingresar en la red o no aquellas celdas de la conexión que

no son conformes con el contrato de trafico. Se permite no descartarlas, en cuyo

caso se prescribe que tales celdas no conformes sean marcadas con el campo

CLP=1. Esto las distingue del resto de las celdas de la conexión como mas indicadas

para el descarte dentro de la red. Dado que, estas celdas no entran en el perfil de la

conexión, no son susceptibles de que le sea respetada la QoS establecida para la

conexión.

Los mecanismos de policía son mecanismos de gestión de tráfico con una escala

temporal de actuación reducida, pues toman decisiones en cada instante de ingreso de

una celda a la red.

La función UPC es usualmente colocada en el switch de ingreso a la red y es

implementada usando leaky bucket simple o dual. Si se usan 1 o 2 leaky bucket,

depende del tipo de tráfico y la definición de conformidad. Por ejemplo un switch

vigilará una conexión CBR usando un leaky bucket simple (GCRA(1/PCR,CDVT))

mientras una conexión VBR usará dos (GCRA(1/PCR,CDVT),(1/SCR,MBS))

D. Gestión de memoria:Cuando una celda llega al conmutador ATM para ser conmutada, debe ser almacenada

temporalmente. Esta decisión no seria critica si el espacio de almacenamiento en los

conmutadores ATM no fuese un recurso critico, de modo que es necesario determinar

un criterio para decidir que celda descartar cuando una celda llega al conmutador ATM

y no hay buffers disponibles. El algoritmo de gestión de memoria más sencillo y a la

vez mas comúnmente usado es el FCFU (First-Come First-Used), que consiste en

descartar, en caso de ser necesario, aquella celda que llegó en ultimo lugar, es decir, la

celda que se encuentra con la situación de no disponibilidad de memoria en el

conmutador. Otros algoritmos de gestión de memoria mas complejos pero con mejores

prestaciones tienen en cuenta, a la hora de descartar una celda, que fracción del espaciode almacenamiento esta ocupando cada conexión de las que atraviesan le conmutador.

Este tipo de algoritmos de conocen con el nombre de per-VC accounting. Los

algoritmos de gestión de memoria son mecanismos de gestión de trafico, en cuanto que

determinan la tasa de perdida de celdas que experimenta cada conexión. Son

mecanismos de gestión de trafico con una escala temporal de actuación muy reducida,

pero con un efecto a muy corto plazo, de tal forma que la decisión tomada por un

mecanismo de gestión de memoria se traduce instantáneamente en la QoS que percibe la

conexión. Desde el momento en que la escala temporal de los mecanismos de gestión de



memoria es tan reducida, son así mismo incapaces de realizar una gestión efectiva

cuando la situación de sobrecarga tiene una escala temporal mayor de aparición.

E. Cell Scheduling :Planificación de células: es un mecanismo de gestión de trafico que en ocasiones se

engloba, junto con estos en la denominación genérica de “buffer management”. Este

mecanismo tiene interdependencia con la gestión de memoria. Los mecanismos deplanificación de celdas (cell scheduling) también denominados de forma genérica

disciplinas de servicio, son los encargados de decidir el orden de transmisión de las

celdas a través de los puertos de salida de los conmutadores. El algoritmo mas sencillo y

mas extendido es el FCFS (First-Come First-Served), o FIFO, en el que se trasmite la

celda que antes llega al sistema. Este algoritmo es el algoritmo dual del algoritmo FCFU

empleado en la gestión de memoria. La razón de la importancia de los mecanismos de

celdas es similar que para la gestión de memoria, y es que es muy común que celdas de

mas de una conexión deseen ser transmitidas en el siguiente intervalo disponible en el

enlace de salida de un puerto del conmutador. Los algoritmos de planificación son

mecanismos de gestión de trafico, en cuanto que al decidir el instante de transmisión de

las celdas de cada conexión, están asignando distintos retardos de espera en el

conmutador a las diferentes conexiones , lo cual se traduce en una determinada QoSpercibida.

Además del algoritmo FCFS, existen algoritmos de planificación mas complejos pero

que gestionan de forma mas eficaz el ancho de banda. Algunos de ellos permiten

repartir el recurso de forma mas equitativa entre las conexiones que el algoritmo FCFS,

ya que el reparto en este caso es proporcional a la tasa de llegada de cada conexión,

tales como los algoritmos dentro de la denominación Fair Queueing. Otros permiten

garantizar tiempos de transito máximos en el conmutador para cada conexión. Y otros

permiten garantizar una variabilidad máxima de retardo. Estos algoritmos precisan una

monitorización del uso relativo que esta haciendo cada conexión que atraviesa el puerto

bajo consideración. La escala temporal de actuación de los mecanismos de planificación

es del mismo orden que la de los mecanismos de gestión de trafico. No son susceptibles

de normalización sino que se dejan sujetos a diferenciación por parte de los fabricantes.

F. Selective cell discardUn componente de red congestionado puede descartar celdas que están en no

conformidad o si CLP=1. Esto protege celdas con valor de CLP=0.

G. Forward error correctionLa pérdida de celdas puede resultar en degradación de desempeño e incluso una

situación de congestión grave. FEC es una técnica que habilita tramas a ser recobradas

de celdas perdidas o corruptas. FEC es implementada en el nivel SSCS. Un servicio

fuente de capa alta pasa datos hacia abajo al FEC SSCS donde esto es entonces pasadosobre la red ATM al destino. El FEC SSCS destino recobra cualquier bit errado, celda o

trama perdida y presenta los datos al servicio de capa más alta. FEC es compatible con

VBR-rt vídeo donde, los datos perdidos pueden dañar y en ABR ATM LAN data, donde

la confiabilidad y desempeño son importantes.

H. Frame discardATM maneja la congestión por descarte de celdas. Estas celdas pueden ser parte de

diferentes paquetes PDU AAL. Si este es el caso, entonces los protocolos de capa más



alta como TCP en la fuente pueden retransmitir tramas enteras, lo cual significa un

nuevo PDU AAL y más celdas. Esto amplifica la situación de congestión. Las celdas

habilitan el descarte de tramas a ser descartadas por la PDU AAL entera. Esto es

alcanzado por examinación del tipo de SDU ATM en la cabecera de la celda ATM. Si

una celda es descartada, entonces el switch descarta todas las celdas hasta que este vea

el indicador de fin de trama particular en una cabecera de celda ATM. Otro nombre

para esta técnica es early packet discard EPD.

I. Traffic shapingAltera las características de tráfico de celda para alcanzar mejor eficiencia de red y

además requerimientos de servicio. Ejemplo incluyen reducción de PCR, reducción de

la longitud del burst, remover CDV, y espaceado de celda. Todos estos tienen el efecto

de intercambiar las características de tráfico e introducir algún monto nominal de

latencia. Sin embargo, la integridad de secuencia de celda y los objetivos de QoS son

mantenidos por la conexión.

El traffic Shaping es opcional y puede ser desempeñado por cualquiera en la red. Una

estrategia envuelve la colocación de la función shaping en el ingreso de red. Esto puede

tener el efecto de suavizar el tráfico saliente reduciendo el PCR y CDV y es por tanto latotal asignación de recursos de red. Otra estrategia es colocar sobreflujo acumulado o

CDV. Esto provee una QoS mejorada para el tráfico presentado a un usuario final ATM

o sobre un UNI público a una red ATM pública.

Es el método para lograr que el CPE cumpla con el contenido de tráfico. Existen

métodos para Shaping como sigue: El buffering, funciona con la cubeta con fuga

guardando los paquetes en buffer hasta que la cubeta los pueda admitir. El

espaciamiento consiste en que el terminal extremo guarde las celdas de varias

conexiones en una cola agendando sus partidas de acuerdo a los parámetros de tráfico

mientras minimizan la variación del retardo. Hay descarte si la variación de retardo es

muy grande. La reducción

del PCR consiste en que el terminal envía a una PCR menor que la del contrato. La

limitación del tamaño de ráfaga limita la longitud de ráfaga del transmisor a una MBS

menor al del contrato. La limitación de la tasa de la fuente es una forma implícita. Se

limita la tasa de la fuente de forma artificial. El framing impone una estructura similar

a TDM en secuencias de celdas, y utiliza esta estructura para agendar las celdas que

requieren retardo controlado.

Figura 11. Traffic Shaping

El buffering de cubeta con fugas usa el buffering y el algoritmo de cubeta con fugas

para transformar un flujo no conforme a un flujo conforme. El buffering se usa cuando



el flujo ATM causa que se desborde la cubeta con fuga, permitiendo su transmisión

apenas haya espacio en la cubeta.

El espaciamiento implementa un algoritmo virtual de agendamiento que computa un

TRD (Theorical Remission Date) de manera que la salida nunca viola el espaciamiento

nominal de celdas y descarta cualquier ráfaga de salida que no pueda ser espaciada

dentro de un margen de tolerancia (aunque puede no descartarlas sino marcarlas conCLP=1).

El entramado o framing es un método para controlar la variación de retardo para

conexiones virtuales sensibles a retardo. Básicamente simula una estructura sincrónica

de delimitadores de trama en la corriente de celdas asíncrona. Los flujos de celdas que

requieren poca variación de retardo se calendarizan para que salgan del nodo en la

siguiente trama en una forma de prioridad. Si el tiempo entre llegada de tramas es

sufiecientemente pequeño la variación de retardo puede ser controlada con un límite

igual al número de nodos veces la longitud de trama.

J. EFCI Explicit forward congestion indicationEl campo PTI de la cabecera de celda contiene una función de notificación de

congestión. Si las celdas pasan a través de un componente de red congestionada sobre

su camino al destino, entonces estos bits pueden ser encendidos para indicar congestión.

Esto pasa en la dirección forward solamente. Esto está sobre los sistemas finales para

reaccionar a esta indicación de congestión. Una técnica disponible en el control de flujo

ABR habilita la compatibilidad back-ward con los switch más antiguos. Si el switch

enciende los bits EFCI en cualquiera de las celdas de datos, entonces el destino ABR

retornará una celda RM con una notificación de congestión la cual dará instrucción a la

fuente ABR de reducir su rata de entrada de celda.

K. Resource management using virtual pathsGestión efectiva y apropiada de caminos virtuales puede ser usada para maximizar la

asignación de recursos de red y reducir el chance de congestión. Una VP es una

colección de uno o más VCs. Todas las funciones de gestión de tráfico pueden ser

desempeñadas en el nivel VP en vez de el nivel VC. Esto puede simplificar muchas de

las funciones de gestión de tráfico y hacer mejor el uso de recursos de red. Esta

flexibilidad es mejorada en la señalización UNI4.0 en la cual hay disponibilidad de

switched virtual paths SVP. Por ejemplo un SVP podría estabilizarse durante off-hours

para soportar un backup de sitio donde múltiples VCs pueden ser requeridos.

6. Clases de Servicio CoS:

También llamadas Categorías de Servicio: Las aplicaciones usuarias del servicio ATM

tienen a su alcance un muy variado surtido de posibilidades para solicitar QoS y para

describir su perfil de tráfico, asimismo, el proveedor servicio dispone de numerosos

mecanismos de gestión de tráfico con los que garantizar la QoS solicitada para cada

conexión. El ATM Forum y la UIT-T se plantearon desde un primer momento limitar el

numero de las posibles combinaciones de parámetros de descripción de trafico y de

QoS, con el fin de identificar los mecanismos de gestión de tráfico más adecuados en

cada caso, todo ello para proporcionar eficacia y eficiencia en la provisión del servicio



ATM. Este planteamiento se cristalizó en la publicación, por parte del ATM Forum, del

documento Traffic Management Specification versión 4.0 (TM 4.0) el cual estructura el

servicio ATM mediante la enumeración de diversas clases de servicio, que en la

nomenclatura TM 4.0 reciben la denominación de Categorías de Servicio y en la

nomenclatura I.371 Capacidades de Transferencia.

Figura 12. Ejemplos de asignación de QoS

El ATM forum normalizó 5 CoS que son 5 maneras diferentes de ofrecer QoS a una

conexión ATM. Cada una de estas categorías de servicio:

• Garantiza unos determinados parámetros de QoS y

• Supone la adhesión a unos parámetros de descripción de tráficoAsí cada categoría de servicio será apropiada para un tipo de aplicaciones usuarias en

función de si garantiza aquellos parámetros de QoS que le son críticos. Y desde el punto

de vista del proveedor del servicio, se puede afirmar que para cada categoría de servicio

son más adecuados unos mecanismos de gestión que otros.Estas 5 categorías de servicio pueden clasificarse de manera general en 2 grupos:

categorías que garantizan al usuario parámetros temporales de QoS como CTDmax y

CDV de pico. En el segundo grupo se incluyen aquellas que no los garantizan.

Figura 13. Categorias de Servicio

0,1 0,3 1 3 10 30 100 300 1000

10-10

10-8

10-9

10-7

10-6

10-5

video enpaquete

sclase 2

emulación decircuitoclase 1

datosconnectionles

s clase 4

datosorientadosa conexión

clase 3

variación del retardo de celdas (ms)

Tasa de celdas perdidas

(CLP=0)



A. CBR Constant Bit Rate:En esta categoría se supone que la aplicación usuaria emite datos de forma que el flujo

de celdas resulte a tasa constante. Por esta razón se emplea PCR como el único

parámetro de descripción de tráfico.

Se garantiza:

• CTDmax

• CDV de pico• CLR tasa de perdidas

Se emplea:

• Control de Admisión - CAC: Connection Admission Control

• Función policia - UPC: Usage Parameter Control

• Gestión de memoria

• Planificación de celdas - Cell Scheduling

Los recursos de la red se reservan en exclusividad para las conexiones ATM

establecidas bajo la modalidad CBR.

Como ejemplos de aplicaciones potencialmente usuarias de la categoría CBR están:

• Telefonía

• TV• Radiodifusión

Este servicio es usado para aplicaciones y conexiones que requieren una cantidad

consistente y fija de ancho de banda. El ancho de banda y servicios sobre una conexión

CBR está estabilizada y fija en el PCR para la duración de la conexión. Esto es

requerido si la fuente emite celdas en un PCR sostenido para la duración de la conexión

pero puede ser costoso en ancho de banda y recursos por otro lado. Una fuente puede

enviar datos en el PCR por alguna longitud de tiempo. El servicio CBR es usado para

emular lineas arrendadas de alta velocidad como T1 o más y para soportar aplicaciones

de tiempo real que requieren un retardo de red pequeño y variación de retardo de celda.

B. rt-VBR: Real-time Variable Bit Rate:

En este caso las celdas no se emiten a tasa constante, por lo cual es necesario emplearlos tres parámetros de descripción de tráfico normalizados PCR, SCR y BT para

caracterizar el perfil de tráfico.

Se garantiza:

• CTDmax

• CDV de pico

• CLR tasa de perdidas

Se emplea: los mismos mecanismos de gestión de tráfico que para CBR pero su

funcionamiento es más complejo:


• Función policía - UPC: Usage Parameter Control

• Gestión de memoria• Planificación de celdas - Cell Scheduling

Los recursos de la red NO se asignan con exclusividad con el objeto de conseguir

ganancia de multiplexado.

Como ejemplos de aplicaciones usuarias de esta categoría se pueden citar todas aquellas

citadas en CBR que empleen, sin embargo, codificadores de tasa variable:

• Telefonía

• TV

• Radiodifusión



Este servicio es usado para aplicaciones y conexiones que requieren un delay de red

pequeño y controlado y un CDV, pero esos requerimientos de ancho de banda pueden

variar durante la vida de la conexión. Las conexiones VBR-rt están caracterizadas por

PCR, SCR y MBS. Las celdas pueden estar en PCR por un periodo de tiempo pero en

promedio será emitido en el SCR por la duración de la conexión. Las celdas que

exceden el maxCTD no se usan para aplicaciones usando VBR-rt. La variación en la

rata de entrada habilita múltiples fuentes VBR-rt para ser estadísticamentemultiplexadas sobre la misma conexión física para maximizar los recursos de la red.

Ejm de aplicaciones VBR-rt son vídeo, conferencias de PCs y voz.

C. nrt-VBR: non-real time VBRSe garantiza:

• CLR tasa de pérdidas UNICAMENTE

Se emplea:


• Función policía - UPC: Usage Parameter Control

• Gestión de memoriaAplicaciones muy sensibles a la perdida de celdas, pero tolerantes al respecto de los

parámetros temporales de QoS.

Este servicio es usado para aplicaciones y conexiones que son insensibles a retardos de

red y que los requerimientos de ancho de banda pueden variar. Las conexiones VBR-

nrt están caracterizadas por PCR, SCR y MBS. La variación en la rata de entrada de la

celda habilita múltiples fuentes VBR-nrt para ser estadísticamente multiplexados sobre

la misma conexión física para maximizar los recursos de la red. Ejemplo de

aplicaciones VBR-nrt son cualquier aplicación VBR que puedan operar sin un delay de

red máximo y donde la red puede beneficiarse de multiplexación estadística. Esto

puede ser sistemas de reservación de líneas e internetworking FR.

D. UBR: Unspecified Bit Rate:Las celdas no se ajustan a algún descriptor de tráfico. No todas las aplicaciones pueden

ajustar su trafico al perfil impuesto por los parámetros PCR, SCR y BT. Y en

coherencia con los principios del contrato de trafico en ATM, no se garantiza ningún

parámetro de QoS. De hecho las conexiones establecidas bajo la categoría UBR

emplean los recursos no reservados para CBR y no utilizados por VBR. Los

mecanismos de gestión de memoria permiten una provisión mínimamente eficiente de

esta categoría de servicio. Las aplicaciones destinatarias de esta categoría de servicio

que en cierta manera se caracteriza por la ausencia de modelo de servicio, son las

aplicaciones que habitualmente emplean el servicio best-effort que proporciona IP en

Internet como transferencia de archivos, correo electrónico, etc.

Es estrictamente para aplicaciones y conexiones que no requieren garantías de servicio.

Sin parámetros de tráfico o garantía de servicio en la conexión. No existe contrato detráfico para la conexión. Las aplicaciones que lo usan tendrán retardo y tolerancia a

pérdidas. Las fuentes UBR pueden transmitir a velocidad de acceso que esté disponible.

Cualquier celda transmitida en exceso al ancho de banda disponible resultará en pérdida

de celda. Típicamente la recuperación de la celda corresponde a protocolos de capa más

alta como TCP. UBR es una escogencia popular para aplicaciones LAN sobre ATM

porque es simple y refleja comportamiento de aplicaciones LAN sin presencia de rata de

tráfico o QoS, transmisiones aleatorias en ratas de bit disponible y una confianza en los



servicios de capa alta para la recuperación de errores. Ejemplo de aplicaciones UBR

son la transferencia de archivos y e-mail.

E. ABR: Available Bit Rate:La categoría de servicio ABR se planteó como una alternativa a nrt-VBR para mejorar

la QoS que la categoría UBR ofrecía a las aplicaciones de datos. A diferencia de nrt-

VBR que supone la adecuación a un perfil de trafico definido en el momento deestablecer la conexión, la categoría ABR no exige este tipo de conocimiento por parte

de la aplicación usuaria. En la categoría ABR, el terminal debe ser capaz de ajustar su

tasa de emisión de celdas por la conexión al ancho de banda disponible en cada

momento y que la red notifica como una variable denominada ACR (Allowed Cell

Rate). Si el terminal se ajusta a este, la red garantiza un valor de tasa de perdidas CLR

relativamente bajo, sin cuantificar. El mecanismo de gestión de trafico fundamental en

ABR es el control de flujo. Las aplicaciones usuarias destinatarias son las mismas que

en UBR y en nrt-VBR.

Está diseñado para aplicaciones y conexiones en las que la rata de ingreso de celda

puede variar dependiendo de la información que provee la red. Esta información de

control, es transportada a la fuente ABR en celdas RM Resource Management. Estas

celdas contienen información sobre condiciones de red (por ejemplo congestión) ybasada en esta información la fuente ABR incrementará o decrementará su rata de

entrada de celdas. Una conexión ABR está caracterizada por un PCR y un MCR, sin

embargo la rata de celda de entrada máxima alcanzada por una fuente ABR puede ser

menor que el PCR, dependiendo de la información de la red. Las aplicaciones ABR son

tolerantes a retardo y pérdidas. Las fuentes ABR pueden esperar acceso limpio a

cualquier ancho de banda disponible en cualquier punto en el tiempo. El servicio ABR

es único porque el mecanismo de control de flujo provee un mínimo monto de ancho de

banda a todas las fuentes ABR que se comportan y ajustan de acuerdo a la información

de la red. ABR está destinado al servicio óptimo ATM para aplicaciones de red de

datos a causa del control de flujo y mecanismos de acceso limpio. Ejemplo de

aplicaciones son tráfico LAN y transferencia de archivos.

Figura 14. Ejemplo de configuración ABR



En la siguiente tabla se observan los parámetros de cada una de las categorías de

servicio.

Atributo CBR VBR-rt VBR-nrt UBR ABR

Traffic parameters

PCR y CDVT

SCR,MBS,CDVTMCR

Specified

N/aN/a

Specified

SpecifiedN/a

Specified

SpecifiedN/a

Specified

N/aN/a

Specified

N/aSpecified

QoS parameters

Peak-peak CDV

MaxCTD

CLR

Specified

Specified

Specified

Specified

Specified

Specified

Unspecified

Unspecified

Specified

Unspecified

Unspecified

Unspecified

Unspecified

Unspecified

Flow control

Closed loop Unspecified Unspecified Unspecified Unspecified Specified

Tabla 4. Parámetros de servicio de capa ATM



CONCLUSIONES

ATM es un protocolo de comunicaciones diseñado para soportar en una sola red todos

los tipos de tráfico: voz, datos y video, a velocidad constante o variable, con una sola

interfaz hacia el cliente.

Para soportar cada uno de estos tipos de tráfico, se definieron varias calidades de

servicio, las cuales indican a los dispositivos de la red ATM cómo "tratar" el tráfico

proveniente del cliente (asignación de buffers, separación de ancho de banda en

troncales, etc).

Además de definir las categorías de servicio, se definió un tamaño de celda pequeño

(comparado con otros protocolos), lo que hace que la conmutación de las celdas sea más

rápida en los dispositivos de red, y que se genere menos latencia al multiplexar tráfico

de diferentes categorías de servicio en una misma conexión.

Para el manejo de tráfico se han diseñado mecanismos que se encargan de afectar unpropiedad en particular del tráfico de una manera específica, de tal modo que se ajuste

al contrato establecido entre la red ATM y el usuario.

Al definir una conexión ATM, se deben indicar las características del flujo de tráfico

que se espera en la red por parte del cliente. Estas características se denominan

parámetros de tráfico.

BIBLIOGRAFIA

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Redes de Banda Ancha - Celda Atm y Gestion de Trafico