Capitulo 5 - Nivel Enlace

NIVEL ENLACE DE DATOS

-102-COMUNICACIN DE DATOS ESPECIALIZACIN EN REDES Y SERVICIOS TELEMTICOS

CAPTULO 5

PROTOCOLOS DE NIVEL ENLACE DE DATOS

5.1. Introduccin

La funcin principal del nivel Enlace es asegurar la disciplina y el intercambio de informacin segura entre elementos autnomos por un camino que normalmente es inseguro.

Asegurar que: - La informacin llegue a la direccin correcta de destino.

- Haya un control de flujo efectivo.

- Haya sincronizacin de bloques y mensajes.

- Haya procedimientos de control de errores.

Nivel Fsico se ve como un flujo de seales elctricas compuesta datos binarios indefinidos.

Nivel de enlace es la estructura conceptual de carcteres, bloques y mensajes.

El protocolo de nivel de enlace (control del enlace de datos Data Link Control) que se conoce tambin como el control de lnea (control de la comunicacin) no solamente debe detectar los errores sino prcticamente recuperar la informacin sin recurrir a los niveles ms altos de la arquitectura.

Funciones principales del nivel enlace:

- Iniciar y terminar la transferencia de datos.

- Determinar la identidad de la estacin.

- Solicitar permiso para transmitir.

- Invitar a la estacin a transmitir.

- Arbitrar la competencia entre estaciones.

- Dar un control de errores efectivo.

- Permitir la recuperacin de la informacin en condiciones anormales.



- Prover sincronizacin del bloque de datos.

- Brindar transparencia a los datos.

Aplicabilidad:

- En enlaces punto a punto y multipunto.

- Lneas Privadas o pblicas.

- Arrendadas o conmutadas.

- Transmisin sincrnica o asincrnica.

Tipos de protocolos en este nivel

1. Protocolos Elementales: Stop and Wait y ARQ.

2. BASIC MODE (orientado a caracter) Bisincrnico de IBM.

3. HDLC (High Level Data Link Control) orientado a bit. HDLC de ISO (UIT-T), SDLC de IBM, PPP y SLIP.

4. PACKET MODE Se emplea como nivel enlace para el protocolo X.25, es una vairante de HDLC conocido como LAPB.

Seguidamente se realiza la descripcin de los protocolos considerados mas representativos del nivel Enlace, comenzando con los protocolos elementales, siguiendo con los protocolos de modo bsico y terminando con el protocolo Frame Relay.

5.2. Protocolos Elementales

En el nivel de enlace se encuentran funciones que permiten controlar el flujo de informacin entre terminales y/o nodos, igualmente realizar el control de errores, para ello es necesario revisar los protocolos elementales que permiten dicho comportamiento.

5.2.1. Control de Flujo

Es una tcnica utilizada para asegurar que la identidad de transmisin no sobrecargue a la entidad receptora con una excesiva cantidad de datos. El receptor reserva una zona de memoria para almacenamiento temporal de los datos, es necesario contar con un mecanismo que permita que dichos datos sean pasados a los niveles superiores, mientras esto sucede se debe garantizar que los datos no van a desbordar la memoria.



Existen algunos mtodos para el control de flujo Parada y Espera (stop and wait) y control de flujo mediante el empleo de ventana deslizante.

Control de flujo mediante Parada y Espera

Es el mtodo ms sencillo para realizar el control de flujo, su funcionalidad se muestra en la figura 5.1, se revisa como cada vez que se enva un bloque de informacin, se dispara un temporizador, en este tiempo se debe recibir una respuesta, la cual puede ser positiva, negativa o desconocida, si el caso es respuesta positiva se enva el siguiente bloque, de lo contrario se retransmite el bloque anterior.

Figura 5.1. Mecanismo de parada y espera

Existe un mtodo tradicional a nivel fsico para control de flujo mediante el empleo de las seales CTS (Cleara To Send) y RTS (Request To Send) de la Interfaz fsica RS232C. Igualmente existe una versin en el nivel enlace mediante los mensajes XON y XOFF respectivamente.

Control de Flujo Mediante Ventana Deslizante

En el caso anterior solo se permite una trama a la vez y hasta no obtener una respuesta, no se enva la siguiente. Esto puede causar retardos en la comunicacin disminuyendo la eficiencia del enlace, adems se considera que por cada mensaje enviado son necesarios dos mensajes.

Es posible entonces enviar varias tramas por el mismo enlace y obtener una sola respuesta por un nmero N de tramas enviadas, entonces, el receptor define un tamao de la



memoria de recepcin que solo contiene un nmero determinado de tramas. Entonces un transmisor puede enviar y recibir tramas de forma full dplex y confirma con un mensaje que indica la siguiente trama a ser recibida, con este paso se confirman las tramas anteriores, por ejemplo, si se recibe un nmero de secuencia N, indica que se confirma que se han recibido bien las N-1 tramas anteriores.

Es necesario hacer algunos comentarios adicionales. Debido a que la numeracin de las tramas ocupa un campo en las mismas, entonces la numeracin tendr un tamao limitado. Por ejemplo si se considera un campo de 3 bits, los nmeros de secuencia pueden variar entre 0 y 7.

Por consiguiente, las tramas se numeran mdulo 8; es decir, despus del nmero 7 vendr el 0. En general, para un campo de k bits el rango de nmeros de secuencia ir desde O hasta 2k-1, y las tramas se numerarn mdulo 2k. Teniendo esto en cuenta, la Figura 5.2 muestra una forma til de representar el procedimiento de las ventanas deslizantes. En la figura, se supone la utilizacin de 3 bits para los nmeros de secuencia, luego las tramas se numeran secuencialmente desde O a 7, utilizando los mismos nmeros cclicamente para las sucesivas tramas. El rectngulo sombreado indica que el emisor debe transmitir 7 tramas, comenzando con la nmero 6. Cada vez que se enva una trama, la ventana sombreada se cierra reduciendo su tamao; cada vez que se recibe una confirmacin, la ventana sombreada se abre.

Dada una longitud para los nmeros de secuencia, el tamao de la ventana actual no necesita ser el mximo posible. Por ejemplo, usando nmeros de secuencia de 3 bits, para las estacin. que utilicen un protocolo de ventana deslizante, se podra configurar un tamao de la ventana igual a 4.

En la figura 5.3 se muestra un ejemplo, en el que se supone un campo de 3 bits para los nmeros de secuencia y un tamao mximo para las ventanas igual a siete tramas. Inicialmente. A y B tienen sendas ventanas indicando que A puede transmitir siete tramas, comenzando con lal trama O (FO). Tras transmitir tres tramas (FO, Fl, F2) sin confirmacin, A habr cerrado su ventaJ na hasta tener un tamao de 4 tramas. La ventana indica que A puede transmitir cuatro tramas. empezando a partir de la trama nmero 3. B entonces transmite una trama Receptor Preparado RR3 (RR, "receive ready"), lo que significa: "He recibido todas las tramas hasta la trama nmero I 2 y estoy listo para recibir la trama 3; de hecho, estoy listo para recibir siete tramas, empezando por la trama nmero 3". Con esta confirmacin, a la estacin A se le permite transmitir siete tramas, empezando por la trama 3. A empieza transmitiendo las tramas 3, 4, 5 y 6. B devuelve un RR7, con el que se confirma todas esas tramas, lo que permite a A enviar 7 tramas, comenzando con la nmero 7.

El mecanismo que se ha descrito hasta ahora de hecho proporciona un procedimiento para controlar el flujo: el receptor slo es capaz de aceptar siete tramas tras haber confirmado la ltima. Para reforzar este procedimiento, la mayora de los protocolos permiten que cada estacin pueda cortar totalmente la transmisin de tramas desde el otro extremo enviando un mensaje Receptor No Preparado (RNR, "Receive Not ready"), con el que se confirman las



tramas anteriores pero prohibe la transmisin de tramas adicionales. Por tanto, RNR 5 significa: "He recibido todas las tramas hasta la nmero 4 pero soy incapaz de aceptar ms". En algn momento posterior, la estacin deber transmitir una confirmacin positiva para desbloquear esta situacin.

Hasta ahora, hemos considerado la transmisin de tramas en una sola direccin. Si hay dos estaciones intercambiando datos, cada una de ellas deber mantener dos ventanas, una para recibir y otra para transmitir, y cada lado deber confirmar los datos recibidos al otro extremo. Para llevar a cabo esto, se utiliza un procedimiento denominado "incorporacin de confirmacin". Cada trama de datos incluir un campo en que se indica el nmero de secuencia de esa trama ms un campo que indicar el nmero de secuencia confirmado. Por tanto, si una estacin tiene datos y una confirmacin que enviar, lo har conjuntamente utilizando una sola trama, mejorando as la utilizacin de la capacidad del canal. Por supuesto, si una estacin tiene una confirmacin que enviar pero no tiene datos, se enviar una trama solo para confirmar.

Figura 5.2. Descripcin de la ventana deslizante

5.2.2. Control de Errores

Cuando un computador est transfiriendo bloques de caracteres, a travs de un enlace de datos en serie a otro computador, el computador receptor deber emprender automticamente el procedimiento de control de errores sin la intervencin del usuario. Por



lo regular, el computador receptor examina la trama recibida en busca de posibles errores de transmisin y luego devuelve un mensaje (o trama) de corta duracin para indicar que ha recibido bien la trama o para solicitar el envio de otra copia de la trama anterior. A este tipo de control de errores se le llama solicitud de repeticin automtica ARQ (Automatic Repeat Request).

Se tienen dos tipos bsicos de ARQ: RQ Inactiva, que se usa con los esquemas de transmisin de datos orientados a caracteres (o bytes), y RQ Contnua, que emplea una estrategia de repeticin selectiva o bien retroceder en N. La RQ contnua se emplea en esquemas de transmisin orientados a bit.

RQ Inactiva

Tambin conocida como ARQ de parada y espera, este mtodo se basa en el nombrado anteriormente para el control de flujo de parada y espera. Los mensajes utilizados para dar las respuestas son ACK (Acknowledge) o reconocimiento positivo y NACK o NAK (No Acknowledge) o reconocimiento negativo, en el caso de ACK, se debe enviar la siguiente trama, en caso de NAK se retransmite la anterior trama.

Es un procedimiento Half Duplex y se asegura que la informacin no pase al siguiente nodo hasta que este correcta, puede introducir multiples retardos, pero para la transmisin de datos confiables puede ser til.

RQ Continua

En este caso la utilizacin del enlace es mucho mayor, aunque se requiere tener mas capacidad de almacenamiento en los nodos y terminales. En este caso se hace necesario el empleo de un enlace full dplex, su operacin es similar a la de ventana deslizante con rechazo simple (o retroceder N) y rechazo selectivo.

En seguida se estudian los protocolos de nivel enlace mas representativos y que emplean los mtodos de control de flujo y de errores antes mencionados.

5.3. Protocolo Basic Mode (BSC)

Introduccin

El BSC (Binary synchronous Control) de IBM introducido en 1960 es un protocolo semidplex y uno de los mas representativo de este grupo.

Caractersticas principales.

- Basado en alfabeto de 7 bits - ASCII.



- Orientado a caracteres.

- Usa caracteres de control especificos.

- Especifica el formato del bloque de transmisin define una unidad de datos (trama) determinada.

- El modo de operacin es MASTER/SLAVE.

- Protocolo inherentemente semidplex.

- Define tres clases de operaciones para control de lnea:

- Contensin.

- Polling/selection.

- Conversacional.

Seguidamente se describe cada una de las caractersticas antes mencionadas:

1) Alfabeto de 7 bits.

Se emplea el CCITT No. 5 ASCII de los cuales:

Se tienen 34 caracteres de control distribuidos as:

- 10 de control de transmisin.

- 6 caracteres Efectores de formato.

- 4 para control de dispositivos.

- 4 Separadores de informacin

- 10 Adicionales

94 caracteres de informacin distribuidos as:

- 52 caracteres alfabticos (maysculas y minsculas).

- 10 para numeros enteros

- 25 Caracteres grficos.

- 7 Secuencias sin especificar.

2) Orientado a caracter.

Los datos a transmitir son formados en bloques de longitud fija y cada una de las secciones o componentes de los bloques se identifican por el uso de caracteres de control especiales.

3) Caracteres de control.

ACK, NAK, ENQ, EOT, ETB, SOH, STX, ETX, SYN, DLE.



4) Formato del bloque de transmisin.

La figura 5.3 muestra el formato tpico de una trama o unidad de datos empleada en BSC, en el se distinguen los caracteres de sincronismo, de comienzo y fin texto.

Figura 5.3. Trama BSC tpica

5) Operacin MASTER/SLAVE

En este modo (Basic) una estacin tiene dos alternativas de operacin como estacin MASTER commo estacin ESCLAVA sobre un enlace punto a punto o multipunto. El status de la estacin es:

Estacin de control:

- Supervisa el procedimiento de polling/selection.

- Provee el procedimiento para recobrar informacin si se ha perdido.

- Resuelve el problema de la contensin competencia por la lnea.

Estacin Master:

- Controla el enlace para la comunicacin de datos durante un tiempo.

- Tiene derecho a seleccionar y transmitir mensajes a una estacin esclava.

Estacin Esclava:

- Es seleccionada por la estacin MASTER para recibir o transmitir informacin.

6) Transmisin semidplex (Half Dplex).

Las estaciones deben esperar una rplica (respuesta o acuse de recibo) antes de volver a transmitir, la figura 5.4 muestra este procedimiento.



Estacin A Estacin B

Bloque 2 Bloque 1

R1R2

tiempo

Ri: Rplica

Figura 5.4. Acuse de recibo por bloque

7) Modo de operacin Control de lnea

a) Contensin: Se aplica a enlaces punto a punto (circuitos privados o red pblica), la figura 5.5 muestra un esquema que describe el proceso.

b) Polling/selection: Utilizado en configuracin multipunto, la estacin de control invita a transmitir a todas las otras estaciones una por una. La seleccin es un requerimiento para recibir, la estacin de control da instruciones a una esclava para que reciba el mensaje.

DTE A DTE B

ENQ

Listo

No listoNAK

ACK

BCC/ETX/DATO/STX

NAK

ACK

error

bueno

No ms mensajes

EOT

Mas mensajes

Figura 5.5 Algoritmo de Contensin



La Estacin de control especifica la direccin de transmisin.

Tipos de polling

- Roll Call Polling se tiene secuencia mostrada en la figura 5.6.

Figura 5.6. Roll Call Polling

- Drop polling El Host hace polling a los controladores para comunicarse con los terminales. El controlador C transmite uno o mas mensajes de los terminales que tiene conectados (ver figura 5.7).

Figura 5.7. Drop Polling

- Hub polling: Se basa en colocar buses que permiten unir los controladores. Host escoge el ltimo controlador (mas lejano), si hay mensaje ste lo transmite al siguiente controlador que a su vez lo retransmite al siguiente aumentando sus propios mensajes, al flujo de informacin (la figura 5.8 muestra lo expuesto).



Figura 5.8.. Hub Polling

El polling se emplea para solicitar datos de un terminal especfico.

Cuando el computador enva datos se hace un llamado mediante la seleccin del terminal especfico. Los terminales pueden transmitir cuando se les invita y el computador solamente puede transmitir cuando pregunta al terminal si se encuentra listo para recibir y ste a su vez le contesta afirmativamente.

La figura 5.9 muestra Ejemplo de selecting.

Host

DTE A

Terminal

DTE B

ENQ/SEL/AD2/AD1/EOT

No listo

listo

NAK

Llevelo a seleccin

o pollingContinue

seleccin

ACK

BCC/ETX/Texto/STX/TRdif/AD2/AD1/SOH

NAK errorretransmisin

Figura 5.8. Ejemplo selecting

c) Conversacional: Hay intercambio frecuente de mensajes cortos.



Host DTE A Host DTE B

ENQ

Start

NAKNo

listo

ACK

STX/DATO/ETX/EOT

MaloNAK

ETX/DATO/STXBueno

Opere

otra vez

NAK

Figura 5.9. Conversacional

8) La deteccin y correccin de errores durante la transmisin En el caso de un mtodo orientado por bytes se emplea el chequeo de redundancia vertical y horizontal, VRC (Vertical Redundancy Cheking) + LRC (Longitudinal Redundancy Cheking), generndose un nuevo caracter llamado BCC (Block Check Counter) que condensa la paridad de todo un bloque y se enva al final de la trama, como lo muestra la figura 5.10.

SYN INFORMACION ETB BCC

Figura 5.10 mtodo BCC para chequeo de errores

En el receptor el caracter BCC es comparado con el calculado en el transmisor, si es igual no hay errores y se responde con ACK, si no es igual hay error y se responde con el caracter NAK. 9) El control de lnea Depende del tipo de conexin y de la cantidad de DTEs, hay dos formas principales de controlar la lnea.



1. Conexiones punto a punto (entre dos DTEs, se incluye la comunicacin de dos DTEs por medio de una red de conmutacin). La figura 5.11 siguiente presenta el caso cuando se enva un solo bloque ( o el ltimo).

BCC ETX TEXTO STX ENCABEZADO SOH SYN SYN

ETX: Indica fin de bloque. STX: Indica el comienzo del bloque de informacin. ENCABEZAMIENTO: Indica el origen de la informacin y da informacin sobre el contenido del texto ( este campo puede no existir). SOH: Comienzo del encabezamiento.

Figura 5.11 Formato de control para un solo bloque

Cuando la informacin tiene una gran longitud, se divide en bloques, tal como se muestra en la figura 5.12.

BCC ETX I STX SYN SYN BCC ETB I STX SYN SYN BCC ETB I STX SYN SYN

ETX: En el ltimo bloque indica que termina la informacin pero no se ha disuelto la comunicacin. ETB: En el primer bloque indica que este termina pero todava hay ms informacin.

Figura 5.12 Formato de control para varios mensajes

Cada que se transmite un bloque se responde con un ACK0 o ACK1 en forma alternada si no hay error y con NAK si hay error. Veamos algunos ejemplos para mejor ilustracin: Ejemplo 1: Enlace balanceado: Cualquier punto puede tomar el control enviando ENQ.

- Inicializacin

ENQ SYN SYN

- La remota indica que el que llama puede transmitir.

SYN SYN ACK0

- Si no est lista para recibir en el momento responde con:

SYN SYN WACK

WACK (Wait Before Transmit Positive Acknowledgement).

- Si no est disponible

SYN SYN NAK

- Primer bloque de texto.

BCC ETB I1 STX ENCABEZAMIENTO SOH SYN SYN

SYN SYN ACK1



- Bloque intermedio.

BCC ETB I2 STX SYN SYN

SYN SYN ACK0

- Anulacin del bloque

ENQ I3 STX SYN SYN

SYN SYN NAK

- Transmisin ltimo bloque.

BCC ETX If STX SYN SYN

SYN SYN ACK1

- Fin de la comunicacin.

EOT SYN SYN

Figura 5.13. ejemplo de comunicacin punto a punto en BSC

Otro comando que se puede utilizar en algunos casos es RVI (Reserve Interrupt) interrumpe el envo de un texto para enviar algo urgente. El DLE (Data Link Escape) se utiliza en combinacin con los otros smbolos para pasar a modo transparente o a otro cdigo, las combinaciones pueden ser: DLE-STX, DLE-ETX, DLE-ITB,DLE-ETB, DLE-EOT. 2. Conexiones punto a multipunto

Se refiere al caso de polling, el cual ya se trat anteriormente.

3 Limitaciones de los protocolos orientados a carcter - El Hardware y Software deben distinguir entre caracteres de datos y caracteres de

control dentro del mismo cdigo. - Los caracteres de control del enlace reducen el nmero de caracteres de datos tiles en

el cdigo. - Dificultan el procedimiento para transferencia de datos, depende del cdigo. - Inherente para transmisin HDx. - Dificultad para cambios y expansin. - Los caracteres de texto pueden cambiarse por ruido. - Es inherentemente protocolo Master/Slave. - Esta orientado a sistemas controlados en forma centralizada. - La proteccin de error est restringida al campo de datos.



5.4. PROTOCOLO HDLC (High Level Data Link Control)

Introduccin

El modo bsico es orientado hacia el manejo de series de caracteres, los protocolos que se encuentran en el conjunto de alto nivel tienen una estructura basada en series de bits.

Fue originalmente diseado para operacin simultnea (2 hilos) entre una estacin primaria y una o mas estaciones secundarias en conexin punto a punto o multipunto.

HDLC tiene varias opciones que hacen ciertas partes del protocolo un hbrido de los esquemas primaria/secundaria e igual/igual, disminuyendo el uso de comandos polling y eliminando los comandos select.

Est descrito en cuatro documentos de la ISO:

- Estructura de la trama ISO 3309

- Elementos de procedimiento IS0 4335

- Clases de procedimiento desbalanceado ISO 6159

- Clases de procedimiento balanceado ISO 6256

Componentes del Protocolo HDLC

- Estructura de la trama: consta de elementos que permiten realizar chequeo de errores, mecanismo de transmisin, transparencia, tamao y posicin del campo.

- Elementos de procedimiento: especifica comandos, respuestas, secuencia de transformacin. etc.

- Clase de procedimiento: determina el modo de operacin del enlace (Master/Master, Master/Slave, etc.).

Caractersticas del Protocolo HDLC

a) Transmisin HDx (Half Duplex) y FDx (Full Duplex). b) Conexiones Punto a punto y multipunto. c) Empleo de la sincronizacin a nivel de bits. d) Utiliza secuencuas de bits de control. e) Manejo eficiente de errores (algoritmo CRC). f) Abierto a aplicaciones complejas. g) Aplicable a todo tipo de trfico de mensajes. h) La unidad bsica de transmisin es la TRAMA cuyo formato se muestra en la figura 5.14.



Figura 5.14.Formato de trama HDLC

La trama HDLC est dividida en los siguientes campos: Banderas o delimitadores, campo de direccionamiento, campo de control del enlace, campo de informacin y campo de control de errores.

- FLAG F (8bits): Determina el comienzo y el final de la trama. La secuencia que compone la bandera es 01111110B o 7EH (para evitar confusiones se hace el proceso de bit stuffing o insercin y extraccin de ceros cada cinco unos consecutivos). Adems realiza la funcin de sincronizacin.

- ADDRESS A (8 o 16 bits): Identifica la estacin primaria o secundaria involucrada en una transmisin particular (se pueden direccionar hasta 256 estaciones secundarias para un campo de direccionamiento de 8 bits), asmismo se tienen reglas de direccionamiento que dependen de las siguientes configuraciones:

Configuracin desbalanceada:

- Trama de estacin primaria que contiene la direccin de estacin o estaciones autorizadas para recibir la trama.

- Trama de estaciones secundarias que contiene la direccin secundaria dentro del enlace.

CONTROL C (8 o 16 bits): contiene los comandos y respuestas as como los nmeros de secuencia que se usan para mantener el flujo de datos apropiado dentro del enlace entre las estaciones primaria y secundaria. Los elementos de procedimiento determinarn el uso de este campo.

Opciones HDLC

a) Clasificacin de estaciones:

Estacin primaria: Controla el enlace de datos (Canal). Transmite "comandos" a las secundarias y recibe "respuestas" de ellas. Si el enlace es multipunto es responsable de mantener una sesin con cada estacin.

Estacin secundaria: Acta como una esclava de la estacin primaria. Responde al comando de la estacin primaria en forma de respuesta. No es responsable del control de lnea y mantiene una sesin con la primaria.



Estacin combinada: Transmite comandos y respuestas y recibe comandos y respuestas. Mantiene una sesin con otra estacin combinada.

b) Estados lgicos: Las estaciones se comunican entre si a travs de uno de los siguientes estados lgicos:

Estado de desconexin lgica: (LDS - logically disconected state): prohibe a una estacin transmitir o recibir informacin.

- Si se trata de una estacin secundaria en modo desconectado normal solamente puede transmitir una trama despus de recibir explicitamente permiso de la primaria.

- Si se trata de una estacin secundaria en modo desconectado asincrnica entonces la secundaria puede iniciar la transmisin sin recibir permiso para hacerlo pero solamente una trama, indicando el status de ella.

Estado de inicializacin (IS- Inicialization State): Definida por los proveedores de equipo y no se considera dentro del estndar HDLC.

Estado de transferencia de informacin (ITS-Information transfer state): Permite a las estaciones primaria, secundaria y combinada transmitir y recibir informacin de usuario.

c) Modos de operacin: mientras las estaciones se encuentran en el estado ITS permiten la comunicacin entre estaciones de tres modos a saber:

- Modo de Respuesta Normal (NRM Normal Response Mode): en este modo la estacin secundaria para transmitir debe recibir permiso de la primaria. Despus de recibir el permiso, inicia su respuesta que puede contener los datos aenviar. Esta transmisin puede ser de una o mas tramas. Despus de la ltima trama la secundaria debe operar otra vez permiso para volver a transmitir.

Clasificado como Primaria/secundaria.

- Modo de respuesta asincrnica: (ARM-Asynchronous Response Mode): La estacin secundaria puede transmitir sin que la primaria lo solicite. Puede transmitir una o ms tramas de datos o informacin de cambios de estado de la secundaria. Puede ocasionar contensin.

Clasificado como hibrido.

- Modo de respuesta asincrnica balanceada: (ABM- Asynchronous balanced mode): la estacin secundaria asume temporalmente el lugar de la primaria hasta que se cambia de modo. Utiliza estaciones combinadas.



Clasificada como hbrido

Tambin en algunos casos existen los modos NRME (Respuesta normal con extensin), ARME (Respuesta asincrnica con extensin) y ABME (respuesta balanceada con extensin).

d) Configuracin del canal:

- Desbalanceado: una estacin primaria y una o ms secundarias para operacin punto a punto o multipunto, HDx o FDx, conmutada o no conmutada. La estacin primaria es responsable de controlar las secundarias.

- Simtrica: esta configuracin equivale a dos configuraciones desbalanceadas independientes. Cada estacin tiene status de primaria y secundaria y se puede considerar que equivale lgicamente dos estaciones. Los comandos y respuestas se multiplexan en un solo canal.

- Balanceada: formada por dos estaciones combinadas conectadas en un punto a punto, HDx o FDx, conmutada o no. Las estaciones tienen igual status sobre el canal e iguales responsabilidades para control del enlace.

Elementos de procedimiento:

Se refieren al uso del campo de control del enlace de datos de una trama HDLC y de acuerdo a esto define tres clases de tramas: TRAMA I: informacin; TRAMA S: supervisin y TRAMA U: de comando y respuesta (o no numerado).

La estructura del campo de control para los tres tipos de tramas y considerando el modo normal (mdulo 8) y el modo extendido (mdulo 128) es:

a) Mdulo 8, en su orden tramas I, S y U (figura 5.15).

1 2 3 4 5 6 7 8

I 0 N(S) P/F N(R)

S 1 0 S1 S2 P/F N(R)

U 1 1 M1 M2 P/F M1 M2 M3

Figura 5.15. campo de control tramas I,S, U

b) Para el mdulo 128 se tienen las tramas I, S y U (figura 5.16).



c)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

0 N(S) P/F N(R)

1 0 S1 S2 X X X X P/F N(R)

1 1 M1 M2 U M3 M4 M5 P/F X X X X X X X

Figura 5.16 campo de control en modulo 128

La descripcin de los diferentes campos que componen los formatos es la siguiente:

N(S): Send Sequence Count: - nmero de tramas de informacin enviadas por la estacin.

N(R): Receive sequence count. nmero de trama que espera recibir el receptor. Indica que el receptor ha recibido N(R)-1 tramas correctamente.

P/F: bit de final de polling, P para comando y F para respuesta.

P = 1 La primaria obliga a secundaria a responder.

F= 1 La secundaria indica trama final.

S: bits de funciones de supervisin.

M: bits modificadores (cdigos no numerados).

U: bit no especificado.

Trama I: se utiliza para transmitir datos de usuario entre dos dispositivos. Hace reconocimiento de datos recibidos de la otra estacin.

N(S) se incrementa en 1 por cada trama I transmitido.

N(R) se incrementa en 1 por cada trama I recibida con xito y con secuencia.

La estacin primaria tiene una cuenta N(S), N(R) por separado para cada estacin secundaria. Cada estacin secundaria mantiene su propia cuenta. El rango de N(S) y N(R) es:

1 < N(S) < 127

1 < N(R) < 127



TRAMA S: para funciones de control tales como reconocimiento de tramas, requerimiento para la retransmisin de tramas y requiremiento para la suspensin temporal de la transmisin de tramas. Depende del modo de operacin del enlace.

No tiene campo de informacin y por lo tanto N(s).

Los bits 3 y 4 denominados S en el campo de control de la trama S generan las siguientes indicaciones:

S3 S4 Accin 0 0 RR (Receive Ready) - Receptor listo: Reconocimiento positivo e

indicacin de proseguir N(K) identifica la trama s iguiente requerida.

0 1 REJ (Reject) - Indica que la trama se ha recibido con errores. N(R) indica el nmero de la trama desde la cual se debe retransmitir.

1 0 RNR (Receive not ready) - la estacin no esta en condiciones de recibir. N(R) especifca trama siguiente.

1 1 SREJ (Selective reject) - Indica que trama especfica ha sido recibida con error y se pide la retrasmisin de esa trama unicamente ( es el caso de las tramisiones va satlite).

TRAMA U: Trama No Numerada (Umnumbered) se utiliza para propsitos de control . Normalemtne se emplea para inciar y deconectar el enlace y para otras funciones de control de enlace.

Esta trama no contiene indicacin de secuencias y los bits M (3,4,6,7,8) facilitan 32 funciones de supervisin (que se muestra en la tabla 1), estas tramas pueden incluir campo de informacin pero no de chequeo.

Los comandos y respuestas de esta trama facilitan el control de enlace en funciones de:

- mode setting o modo colocado.

- status signalling o estado de sealizacin.

- problem reporting o reporte de problemas.

Procedimiento de Acceso al enlace para la conmutacin de Paquetes

LAP: Link Access Procedure, se considera como la versin del UIT-T de HDLC para aplicacin en redes de conmutacin de paquetes, aplicable al nivel 2.



Tabla 1 Comandos y respuestas en HDLC para la trama U

Codificacin del campo de control

1 2 3 4 5 6 7 8

COMANDOS RESPUESTAS

1 1 0 0 0 0 0 0 UI-Unnumbered Information UI- Unnumbered Information

1 1 0 0 0 0 1 0 SNRM Set Normal Response Mode

1 1 0 0 0 1 0 0 DISC Desconectar

1 1 0 0 0 1 1 0 UP Unnumbered Poll RD Request Discconect

1 1 0 0 0 1 1 1 UA-Unnumbered Acknowledge

1 1 1 0 0 0 0 0 Test Test

1 1 1 0 0 0 0 1 SIM-Set Inicialization Mode RIM-Request Initialization Mode

1 1 1 1 1 0 0 0 SARM-Set ARM FRMR- Frame Reject

1 1 1 1 1 0 0 1 RSET-Reset

1 1 1 1 1 0 1 0 SARME-Set ARM Estended DM- Disconnect Mode

1 1 1 1 1 0 1 1 SNRME-Set NRM Extended

1 1 1 1 1 1 0 0 SABM-Set NRM

1 1 1 1 1 1 0 1 XID-Exchange Identification

1 1 1 1 1 1 1 0 SABME-Set ABM Extebded XID-Exchange Identification

LAPB( Link Access Procedure Balanced)

- Es un subconjunto del repertorio de comandos y respuestas de HDLC. - Las tramas I y S son idnticas a las de HDLC. - Las tramas U contienen solo una parte de las tramas U de HDLC. LAPB se lo clasifica como el subconjunto BA-2,8 de HDLC, ya que adems del Modo Asincrnico Balanceado, emplea dos extensiones funcionales:

Opcin 2: Reject simultnea de dos tramas en el modo de transmisin en dos caminos.

Opcin 8: Que no permite la transmisin de datos de informacin en tramas que son de respuesta. No se presenta ningn problema puesto que en este modo la informacin se puede transferir en tramas de comando, y ambas estaciones fsicas son primarias, entonces ambas pueden transmitir comandos.



LAPD (Link Access Procedure, D Channel)

Es otro subconjunto de la estructura HDLC, ademas es una extensin que va mas all de HDLC.

Es usado para el control del enlace en la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI).

Adems se tiene LAPX que es el mismo LAPB extendido.

5.5. PROTOCOLO SDLC (Synchronuous Data-Link Control)

Se considera como la versin IBM de HDLC, emplea el modo de respuesta normal desbalanceado. Hay comandos de SDLC que no se encuentran en HDLC, en especial la habilidad para el establecimiento de la topologa en anillo. Adems SDLC provee soporte para configuraciones punto a punto, multipunto o en anillo.

Diferencias entre HDLC y SDLC

HDLC da la posibilidad de extender el campo de direccionamiento de 8 bits empleando bytes de extencin. Con el propsito de direccionar ms terminales o grupos de terminales y dispositivos en un computador. SDLC tiene un campo rgido de un byte.

HDLC Permite que el campo de control sea tambin extendido hasta los 16 bits. Esto permite tener nmeros de secuencia N(R) y N(S) extendidos. Esto permite un mejor empleo en enlaces satelitales. IBM soporta solo el campo de 8 bits.

SDLC restringe el campo de informacin a un nmero par de bytes. HDLC no presenta esta restriccin.

SDLC provee algunos comandos y respuestas adicionales para operaciones en loop.

Seguidamente veamos en forma grfica como se realiza los procesos de transmisin en HDLC.

1.- Modo Asincrnico Balanceado con flujo de datos HDx (se emplean los bits P y F para chequeo) (figura 5.17).



Estacin A Estacin B

La estacin A transmite, co-

locar en MAB con el bit P. Estacin B responde con

reconocimiento no nume-

rado (UA) con bit F.

B,SABM,P

B,UA,F

Estacin A enva informa-

cin de trama 0.

Estacin A enva informa-

cin de trama 1, con bit P.

Hace reconomiento a tramas

transmitidas por A.

Transmite trama 0.

Transmite trama 1 con bit P.

Hace reconocimiento de

trama 0 y 1 con bit F.


tramas y dice nada para tx.

B,RR,F,R::2

A,RR,F R::2

S::1A,I,P

R::2S::0A,I

R::2

B,RR,F

R::2

B,I,P

S::1, R::0

B,I S::0,R::0

Figura 5.17

2.- Modo Asincrnico Balanceado con flujo de datos FDx (bit P no usado para flujo de datos) Figura 5.18.

Estacin A Estacin B

Transmite trama 0 B,I

S::0,R::0


trama 0 y enva trama 1

B,I,P. Enva P S::1, R::1

Transmite trama2 y reco-

noce tramas 1y 2 de B

BI S::2, R::3

No tiene ms para tx, en-

va RR y reconoce trama

3 y bit P B,RR,P R::4

Transmite trama3 y reco-

noce la 4 B,I S::3,R::5

No hay datos. Enva RR

y reconoce 5 B,RR,P

R::6.

Transmite trama 0 A,I

S=0,R=0

Hace reconocimiento

de trama0 de A y tx

trama1 A,I S=1, R=1

Enva RR,reconoce tra

ma1, bit F B,RR,F R=2

Transmite trama2 A,I

S=2,R=2

Transmite trama3 A,I

S=3,R=2

Reconoce trama2 y tx

trama4 A,I S=4,R=3

Responde con RR

B,RR,F R=3

Transmite trama 5 A,I

S=5, R=3

No hay datos.Enva RR

reconoce 3 R=4

Figura 5.18



3.- Recuperacin de errores con Check Point(bits P y F para recobrar) Ver figura 5.19.

B,I,P S=1,R=4

B,I,P S=0R=4

Estacin A Estacin B

Transmite trama6

Trama7 con error

B,I S=6,R=4

B,I S=7,R=4

B,I S=0,R=4Transmite trama0

Transmite trama1 B,I,P S=1,R=4

Enva RR, con secuen

cia de envo en 7. Espe-

ra recibir trama 7.

Enva RR, con reconoc. de

tramas 7,0,1 y bit F.

Transmite trama7

Retransmite trama0

Retransmite trama1

Ret

B,RR,F R=7

B,I S=7,R=4

B,RR,F R=2

Figura 5.19

4.- Recuperacin de errores empleando Reject (ver figura 5.10).

Estacin A Estacin B

Transmite trama 6

B,I S=6,R=4

Transmite trama 7

B,I S=7,R=4

Transmite trama 0

B,I S=0,R=4 Enva REJET como

respuesta con F

B,REJ,F R=7

Enva RR con reconocimiento

de tramas 7,0,1, F B,RR,F R=2

Retransmite trama7

B,I S=7,R=4

Retranmite trama 0

B,I S=0, R=4

Transmite trama1

P B,I,P S=1,R=4

Figura 5.20



5.- Recuperacin de errores selectivo (figura 5.21)

Estacin A Estacin B

Transmite trama6 B,I

S=6,R=4

Transmite trama 7B,I S=7,R=4

Transmite trama 0 B,I

S=0,R=4

Enva REJECT selectivo

con secuencia 7

B,SREJ,F R=7

Retransmite trama 7

B,I S=7,R=4

Transmite trama1 B,I

P S=1,R=4Enva RR con reconoci-

miento de tramas 1

B,RR,F R=2

error

Figura 5.21

5.6. Frame Relay

En seguida se describe otro protocolo que emplea funciones del nivel enlace y que fue concebido para RDSI, aunque opera como tecnologa independiente, se trata del protocolo Frame Relay

5.6.1. Introduccin

Actualmente las diferentes infraestructuras de red deben ser creadas para el soporte a las futuras demandas de informacin acorde con las necesidades de los nuevos servicios catalogados como telemticos y en general los servicios de comunicaciones en cualquier lugar y en cualquier momento, se da mayor importancia a los sistemas de transporte de informacin debido a que stos conformarn el elemento esencial para cumplir las expectativas de los usuarios.

Estas y otras premisas, prcticamente obligan a las tecnologas que soporten esta serie de servicios a incrementar sus bondades, teniendo en cuenta factores esenciales como la interactividad, la personalizacin y movilidad en las comunicaciones, en extensin a factores que son prestados por los sistemas implementados en la actualidad para lograr de esta forma el acoplamiento perfecto con la evolucin de los sistemas de transmisin.

Una de las tcnicas con las que hoy se cuenta y que ha contribuido con el avance tecnolgico de nuestro pas es FRAME RELAY1, se presenta como una nueva alternativa de transporte de datos con altas prestaciones. Esta tcnica de origen norteamericano ha mostrado ser una excelente alternativa para lograr la modernizacin en las redes de datos. 1Durante todo el documento se conserva el nombre el ingls FRAME RELAY debido a que no es muy

comercial y empleada la traduccin al espaol como Rel de Tramas.



Aunque limitada en cuanto a aplicabilidad en el campo de los servicios multimedia, se presenta como una gran opcin en la prestacin de servicios de conmutacin de banda ancha y en un futuro no muy lejano sea utilizado como plataforma de acceso a tcnicas de transporte y conmutacin ms potentes como ATM (Modo de Transferencia Asincrnico) que soportan servicios multimediales en las nuevas superautopistas de informacin.

Este documento brinda una visin de la tecnologa FRAME RELAY, relacionando sus principios bsicos, la comparacin con otras tecnologas, sus principales aplicaciones, beneficios y limitaciones respecto a su utilizacin actual en el mundo de las telecomunicaciones. Este escrito es el resultado del trabajo realizado en el tema por los autores y la valiosa colaboracin de los alumnos de las asignaturas Comunicacin de Datos y Nuevas Tecnologas en Telecomunicaciones, en los ltimos dos aos y de algunos ingenieros pertenecientes a las empresas proveedoras de equipos FRAME RELAY.

5.6.2. Principios Bsicos

FRAME RELAY es un protocolo que requiere de alto ancho de banda, su introduccin en el mbito de las comunicaciones se ha hecho necesaria y principalmente obedece a tres razones:

Aumento del trfico en las redes de rea local (LAN).

Mayor necesidad de Internetworking entre redes locales y remotas.

Aplicaciones de usuario multimedia que requieren de un alto ancho de banda.

Aplicaciones de voz y video en tiempo real.

FRAME RELAY, que traducido al espaol es Retransmisin o rel de tramas, es en esencia una interfaz de redes. Es anloga a una versin reducida y mejorada de X.25, y algunas veces es considerada como su versin siguiente. Con una interfaz conmutada por paquetes de velocidad variable entre 56Kbps y 45Mbps (T3) y que requieren de una baja latencia (o retardo) dentro de la red.

Como X.25, FRAME RELAY multiplexa estadsticamente paquetes o tramas hacia destinos diferentes con una sola interfaz. Inicialmente esta tcnica es orientada a la conexin, lo que significa que, para proceder, debe estar configurado un circuito virtual para realizar las comunicaciones.

Junto con cell relay o retransmisin de celdas, FRAME RELAY es el resultado de los estudios en las tecnologas de conmutacin rpida de paquetes (o Fast Packet Switching), a partir de estos avances se ha llegado a dar soporte a servicios que requieren grandes anchos de banda como la Red Digital de Servicios integrados en banda estrecha y banda ancha (RDSIBE y RDSIBA) respectivamente.



El objetivo general de FRAME RELAY no es reemplazar a X.25, sino dirigirse a las necesidades de ciertas aplicaciones para las cuales X.25 no es efectivo. El principal objetivo de esta tecnologa se puede describir como la interconexin de redes LAN proporcionando un servicio de conmutacin de paquetes que opera en el nivel del enlace de datos del modelo de referencia OSI (RM- OSI) (o Nivel 2).

En especial es necesario anotar que las interconexiones de LANs son voraces en cuanto a la utilizacin de ancho de banda. A estas redes les gusta disponer de grandes anchos de banda durante la transferencia de archivos, pero no requieren de ellos en los momentos ociosos, este comportamiento es tpico del trfico llamado por rfagas o burst, muy diferente al empleado por redes de rea extensa (WAN) que manejan trfico en tiempo real como es el caso de la voz digitalizada.

Los protocolos LAN como TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), DECnet, AppleTalk y muchos otros, asumen una serie de premisas relativas al medio de enlace, las cuales tienen validez y aplicacin en comunicaciones locales pero no en WANs. Premisas como la baja latencia y el acceso a cualquier host desde cualquier otro, aspectos estos que en la prctica complican la conexin de las LANs a travs de las WANs.

Las soluciones para redes de datos desarrolladas hasta el momento presentan desventajas al enfrentarse al trfico que manejan las LANs. Los MODEMS de marcacin directo sufren el rigor de la velocidad, son lentos y poco confiables durante el establecimiento de la conexin y estn limitados por su reducido ancho de banda (3,1Khz), aunque empleando sofisticados mecanismos de modulacin multinivel y tcnicas de compresin de datos logren velocidades aceptables (se puede hablar de 14.4Kbps, 28.8Kbps, 33.6Kbps y 56Kbps).

Si la conexin se piensa a travs de las redes basadas en el protocolo X.25, primeramente esta ser lenta, aumentando la latencia o retardo en los nodos (cerca de 25mseg). Para el caso de las lneas dedicadas, stas son costosas debido a que muchas veces se debe realizar instalaciones en malla y normalmente se debe instalar un complicado enrutador multiprotocolo para lograr la interconectividad deseada.

En vista de estos problemas y de la creciente necesidad de conexiones entre LANs, los administradores de sistemas de comunicaciones de datos de todas partes estn buscando soluciones. FRAME RELAY ataca algunos de los problemas ms importantes en la interconexin de LANs, a la vez que ofrece un ahorro en los costos y una complejidad menor en su instalacin y equipos disponibles. Es por eso que ha atrado tanto inters por parte de la industria en poco tiempo.

FRAME RELAY es una tcnica enfocada a la transmisin de datos de altas prestaciones, que requiere un mnimo control de flujo y de errores, considerada como descendiente directa de RDSIBE, se basa en el protocolo de control de enlace de datos, el cual permite la multiplexacin de mltiples conexiones lgicas sobre un nico canal B (empleado en RDSIBE), haciendo posible el correcto enrutamiento de la informacin.



Como se ha mencionado esta tcnica no intenta corregir errores, por tanto no existen canales virtuales para la retransmisin de datos, lo cual implica que no se ejecuta una retransmisin de mensajes contaminados, tarea que es otorgada a los niveles superiores en el terminal de datos (o DTE) en el destino.

La figura 5.22 muestra la evolucin que se tiene en las telecomunicaciones como resultado del aumento en la demanda del ancho de banda y de los mtodos de conectividad que permiten ubicar la tecnologa de conmutacin rpida de paquetes en un lugar excelente.

velocidad

64Kbps

1.5Mbps

Servicio de lineas privadas Servicio de paquetes

- SONET( 45Mbps)

- T3

- T1

- Fraccin T1

(56-784Kbps)

- Lneas privadas

(56Kbps)

- Lneas calidad de

voz (1200-9600bps)

En rfagas

ATM/CELL RELAY

FRAME

RELAY Ms bits

menos

latencia

X.25

punto a punto crossover multicast

Figura 5.22. Tendencia a la conmutacin rpida

Como se anotaba inicialmente frame relay formaba parte de los estndares RDSI antes de emerger como protocolo en 1989, su definicin inicial se hizo como el componente de conmutacin de paquetes la RDSI, su objetivo era prestar un servicio de transmisin de datos a altas velocidades entre dispositivos de red (como enrutadores) que manejan un gran caudal de datos durante cortos intervalos de tiempo. Una vez desarrollado el protocolo se comprob su eficacia fuera del mundo RDSI y se ha podido desempear como un protocolo independiente.

5.6.3. Proceso de estandarizacin de Frame Relay

FRAME RELAY fue propuesto originalmente por el CCITT (ITU-T) en sus trabajos sobre RDSIBE en la recomendacin I.122, en los que se propone el empleo de canales de 64Kbps con sealizacin en el canal D. Los primeros documentos sobre FRAME RELAY aparecieron en Estados Unidos en 1984, trabajados inicialmente por el comit de trabajo T1 de la ANSI (American National Standar Institute), hacia 1988 y 1989. Dicho documento fue escrito como ANSI T1.606, sobre estos datos se trabaja en el documento ANSI T1.602 hacia 1990.



La descripcin final del servicio y los protocolos se logr a mediados de 1990 por el grupo de trabajo T1X1 en los documentos ANSI T1.617 y ANSI T1.618, as hacia 1991 se define el empleo de la sealizacin DSS1 (Digital Signal Subscriber 1) para acceso a la RDSIBE.

Los fabricantes vieron gran aplicabilidad de la tecnologa y la impaciencia en el mercado, as se agilizaron los proceso de estandarizacin formando el FRAME RELAY FORUM (o Foro FRAME RELAY) y propusieron una especificacin publica comn o protocolo de gestin de red conocido como LMI (Local Management Interface). Los miembros de esto foro fueron inicialmente cuatro, CISCO, Systems Inc., NORTHEN TELECOM Inc., DEC Inc. y Stratacom Inc. Luego se le unieron una serie de fabricantes, usuarios, agencias gubernamentales, etc. Actualmente el grupo lo conforman ms de 60 compaas entre las cuales se destacan IBM, AT&T, 3Com, entre otras.

Las especificaciones propuestas por el foro estaban basadas en los entonces incompletos estndares CCITT y ANSI que soportaban solo circuitos virtuales permanentes o PVC (Permanent Virtual Circuit). Propusieron una versin resumida que soportaba circuitos virtuales conmutados o SVC (Switched Virtual Circuit).

El protocolo propuesto inicialmente era unidireccional basado en un conjunto de mensajes de sealizacin sobre un enlace gestionado. Posteriormente ANSI, desarroll un conjunto de procedimientos similares, empleando mensajes parecidos a los antes propuestos, pero con caractersticas de b direccionabilidad y empleados sobre un enlace de sealizacin. Posteriormente, las especificaciones CCITT a travs de UIT-T y ANSI han progresado significativamente. Como sumario la tabla 2 presenta las recomendaciones actuales de la ITU-T.

Tabla 2. recomendaciones itu-t para frame relay

I.122 Estructura para proporcionar servicios portadores en modo trama.

I.233.1 Servicio portador RDSI con retransmisin de trama (PVC).

I.233.2 Servicio portador RDSI con conmutacin de tramas (SVC).

(03/1993)

I.370 Gestin de la congestin para el servicio portador RDSI con retransmisin de trama.(1991)

I.372 Requerimientos de la interfaz red-red para el servicio portador RDSI con retransmisin de trama.

Compatible con X.75.(1991)

Q.922 Especificaciones de capa de enlace de datos de la RDSI para servicios portadores en modo trama.(1991)

Q.933 Especificaciones de sealizacin de la RDSI para servicios portadores en modo trama.



Por otro lado, el Instituto Americano de Estandarizacin ANSI defini los siguientes estndares equivalentes, como lo muestra la tabla 3.

Tabla 3. recomendaciones ansi para frame relay

T1.606 Arquitectura de trabajo y descripcin del servicio de portadora con FRAME RELAY.(1990)

T1.617 Especificaciones de la sealizacin para servicios de portadora con FRAME RELAY.(1991)

T1.618 Aspectos centrales del protocolo de trama para uso en servicios con FRAME RELAY.(1991)

En el mismo orden de ideas la figura 5.23, se muestra la relacin que presentan las recomendaciones de ITU-T sobre FRAME RELAY.

Concepto

Tecnologas

Estndares

Servicios

Fast Packet

Frame Relay Cell Relay

LAPD I.122 Q.931 ATM 802.6 DQDB

Frame Relay RDSI

Frame Relay

RDSI-BA

T1S1SMDS

Figura 5.23 Estndares del ITU-T para FRAME RELAY y la relacin entre ellos

Con referencia a la figura se nota como la evolucin en la conmutacin de paquetes condujo al surgimiento de tecnologas tales como cell relay (con formato de trama de longitud fija) y frame relay (con longitud de trama variable), el primero de ellos como soporte a redes de banda ancha y altas velocidades, se mencionan ATM y DQDB (Dual Queue Dual Bus) estndar IEEE2 para redes de tipo de rea metropolitana MAN. Tanto ATM como DQDB dan soporte a la Red Digital de Servicios Integrados en Banda Ancha y al servicio SMDS (Switched Multimegabit Data Service) usado para transferencia por rfagas de grandes volmenes de

2IEEE Instituto de Ingenieros Electricos y Electrnicos, propuso estndares para redes LAN, MAN

y WAN.



informacin entre redes LAN especialmente. Frame Relay a dado soporte al servicio Frame Relay como tal y a RDSI de banda estrecha.

Una vez que los estndares ya no son un obstculo para el desarrollo de FRAME RELAY, el FORO ha dirigido sus esfuerzos en otra direccin hacia las reas de Implementacin, pruebas de compatibilidad y las demostraciones sobre las bondades de la tcnica.

5.6.4. Caracteristicas de Frame Relay

En resumen se puede anotar que FRAME RELAY es un protocolo de acceso a la capa de enlace de datos, orientado a conexin, operando con paquetes de longitud variable llamados tramas, garantizando que estas lleguen libres de error y en el orden correcto a su destino, pero el protocolo no informa sobre tramas perdidas ni trata de recuperar tramas errneas o perdidas. Esta debe ser funcin de los protocolos de los niveles superiores para lo cual se requiere que los terminales empleados en la comunicacin sean inteligentes.

Asimismo esta tcnica debe ser soportada por medios de transmisin pticos o medios convencionales de muy buena calidad. Lo que permite que se agilice en gran medida la comunicacin digital de datos mediante el empleo de algoritmos sencillos y muy eficaces especialmente en los nodos que forman la red (switches y dispositivos frame relay).

La multiplexacin y conmutacin de conexiones lgicas toma lugar en el nivel 2 (nivel de enlace), eliminando un nivel completo de procesamiento nivel 3 del modelo de referencia OSI (al comparar con X.25).

En los nodos FRAME RELAY no hay correccin de errores, debido a que se confa en que las lneas con baja rata de error de bit minimizan los errores, y en los puntos terminales INTELIGENTES corriendo un protocolo extremo a extremo (correccin de errores end to end) a travs de la red, restablezca los pocos errores que hayan podido ocurrir.

La red puede detectar tramas con errores, las cuales sern descartadas y de igual manera los puntos terminales son responsables de detectar y recuperar tales tramas perdidas. Es posible que se requiera la retransmisin de algunas o todas las tramas que conforman una comunicacin, pero este proceso es independiente de la red FRAME RELAY y tal como se anot solo es responsabilidad de los terminales que se estn comunicando.

El enrutamiento en FRAME RELAY se elabora a travs de un Identificador de conexin, el cual se conoce con el nombre Identificador de la Conexin de Enlace de Datos o DLCI (Data Link Connection Identifier). El cual identifica un enlace de datos localmente en la interfaz usuario-red y debe ser nico en sta interfaz. El DLCI es generalmente asignado por contratacin.

FRAME RELAY proporciona el servicio de Circuito Virtual Permanente (PVC), a manera de lnea dedicada, significando que cuando un punto terminal necesita enviar datos, hay un trayecto preestablecido a travs de la red para que los datos alcancen su destino.



El conmutador simplemente espera un DLCI para sealar que trayecto debe ser usado para una trama particular, lo que elimina la necesidad de mantener tablas de estado o mensajes de procesos relacionados al control de la llamada en una base individual por conexin.

Frame Relay dispone de mecanismos propios para control de congestin, utilizando indicadores de estado de la red en cada una de las direcciones para reportar cuando se est presentando una situacin de congestin en algn lugar del circuito virtual. Por tanto, por medio de los bits de Notificacin de Congestin hacia Adelante o FECN (Forward Error Congestion Notification) y los bits de Notificacin de Congestin hacia atrs o BECN (Backward Error Correction Notification) presentes en las tramas se enva notificacin de congestin a los nodos afectados y se descarta una parte de los datos.

Para la gestin del enlace, FRAME RELAY realmente no incorpora una gestin de tipo integrada, la informacin de gestin viaja fuera de banda, es decir se utiliza para ello un VC separado, adems se recurre a un soporte en nivel de red denominado LMI: Local Management Interface. LMI es una extensin opcional que permite intercambio de mensajes de informacin de configuracin y condicin de congestin a travs de la interfaz usuario-red entre el dispositivo de acceso y el dispositivo de red.

En frame lo que el usuario contrata no es la velocidad de acceso, sino la velocidad de transferencia de informacin o throughput, que corresponde a la capacidad mxima de trfico que se puede manejar, de esta forma en algunos momentos se puede sobrepasar la velocidad contratada o CIR (Commited Information Rate) y enviar una rfaga corta a una alta velocidad.

Este manejo de ancho de banda por demanda, presentado por el CIR en frame permite administrar eficientemente el ancho de banda, debido a que existe un acuerdo entre la red y el usuario. Si se transmiten ms datos que los que la CIR especfica, la red intentar entregar este exceso hasta un cierto punto llamado MIR (Maximum Information Rate), despus de la cual los datos sern descartados hasta el inicio del prximo intervalo de medicin, tal como lo muestra la figura 5.23.

Cabe anotar que estos parmetros (CIR y MIR), son asignados individualmente para cada uno de los DLCI independientemente, debido a que adems de ser utilizados para control de trfico y congestin de la red, son empleados para elaborar la tarificacin en la red frame.



Figura 5.23. Determinacin de admisin de Ancho de Banda.

FRAME RELAY permite como facilidad la conformacin de Grupos Cerrados de Usuarios GCU, los cuales son establecidos por la administracin de la red utilizando herramientas de configuracin adecuadas. Siendo un protocolo sencillo de alta velocidad, debe actuar sobre la red troncal o backbone de lneas arrendadas para optimizar costos y la topologa lgica, permitiendo gran flexibilidad de conexin y enrutamiento alternado, reduciendo la dependencia de equipo adicional de interconexin.

La red FRAME RELAY otorga una amplia transparencia de los protocolos utilizados por encima del nivel 2. Esta tecnologa maneja los conceptos de DCE (Equipo Terminal de Circuito de Datos) y DTE (Equipo Terminal de Datos), que dan acceso a una diversidad de topologas de red (como ejemplos se pueden mencionar Token Ring, Ethernet, LAN, FDDI, entre otras) o directamente a una CPU cuyo computador disponga de una tarjeta adaptadora frame.

Como ejemplo de dispositivos DTE, se tienen: puentes o bridges que operan en el nivel 2 de OSI, enrutadores o routers para decidir rutas ptimas, controladores de comunicaciones, FRADS (Frame Relay Assembler-Disassembler) entre otros.

Otras aplicaciones para las cuales FRAME RELAY ofrece ventajas bastante significativas se incluye la interconexin de supercomputadores y mainframes, la que normalmente se hacan utilizando lneas arrendadas. De esta forma un Host se comunica a menudo en las horas de la noche con un sitio de apoyo (u oficina central) a travs de una gran cantidad de rfagas de informacin intermitentes, desperdiciando el enlace en los tiempos de silencio, para su mejor aprovechamiento es preciso emplear FRAME RELAY.



5.6.5. Estructura de la Trama Frame Relay

A continuacin se describe brevemente el modelo de protocolo FRAME RELAY y se da una descripcin bsica sobre la conformacin de la trama en el protocolo FRAME RELAY, y la respectiva explicacin de los deferentes campos que la conforman.

Modelo de Protocolo

La Interfaz Usuario Red o UNI (User Network Interface) dentro de una red F.R. es asimtrica, es decir que generalmente requieren de mayor ancho de banda en uno de los dos sentidos de la comunicacin, como lo muestra la figura 5.24, los dispositivos colocados a ambos lados de la UNI tienen diferentes funciones, se nota como los routers, procesadores frontales y los controladores de grupos (Cluster Controller) son empleados como elementos de acceso a la red, los procesadores nodales inteligentes se los considera como ubicados dentro de la red.

Nivel 7

Nivel 6

Nivel 5

Nivel 4

Nivel 3

Nivel 2

Nivel 1

Protcolo del dispositivo

UNI Frame

Relay

Fsico

LAP-F

Equipo del usuario

(Bridge, Router, Gateway,

Controller, FEP, etc.)

Dispositivo de acceso

Frame Relay.

Nivel2

Nivel1

Enlaces

Digitales ATM ATM

ATM

Equipo de

usuario o

Proveedor

de red

(Switch, concentrador,

multiplexor, etc)

UNI Frame

Relay

LAP-F

Fsico

Dispositivo

de red Frame

Relay

Dispositivo de acceso

Frame Relay

Nivel 7

Nivel 6

Nivel 5

Nivel 4

Nivel 3

Nivel 2

Nivel 1Nivel1

Nivel2

Protocolo del dispositivo

Figura 5.24 Modelo de Protocolo Frame Relay

El protocolo para transferencia de datos definidos en el nivel 2 OSI opera entre los dispositivos de acceso a la red y los de transporte de extremo a extremo de la misma, el protocolo de control, tambin de nivel 2, opera entre los dispositivos de acceso y un procesador nodal.

Es de notar que esta asimetra no permite la conexin directa de dos o ms elementos de red FRAME RELAY, es necesario emplear algunos conversores como routers que debe mapear las conexiones lgicas entre los dos elementos conectados.



Formato de trama

Una trama consta de un campo de direccin DLCI, un campo de datos de usuario y una secuencia de verificacin de trama y un par de banderas o delimitadores de inicio y fin, tal como se muestra en la figura 5.25.

FIGURA 5.25. Estructura de la trama en FRAME RELAY.

La trama est delimitada por uno o varios indicadores de inicio y fin de trama (7EH=01111110) que adems se utilizan para sincronizar la trama. La sincronizacin se asegura con la emisin continua de indicadores durante los intervalos de tiempo entre la transmisin de tramas, estas banderas son similares a las que se presentan en protocolos tales como HDLC y SDLC de amplia difusin.

El campo de direccin consta de dos octetos, donde el significado de los bits es el siguiente:

DLCI: Data Link Connection Identifier - Identificador de conexin del enlace de datos, cuya funcin fue descrita anteriormente, en su formato no extendido consta de 10 bits que permiten tener un total de 1042 posibles identificadores. La distribucin de los diferentes DLCI permitidos se presentan clasificados en la siguiente tabla (tabla 3).



Tabla 3. Diferentes tipos de DLCI

DLCI Funcin

0 Reservado para gestin de la interfaz

1-15 Reservados

16-1007 Disponibles para el usuario

1008-1022 Reservados

1023 Reservado para gestin del enlace

EA: Extended Address - Bit de extensin de direccin. Se utiliza para delimitar el campo de direccin. Cuando toma el valor de 1 indica que el octeto al que pertenece es el ltimo octeto del campo de direccin.

C/R: Command/Response - Es el bit de comando respuesta que puede ser utilizado por el usuario y la red lo procesa en forma transparente.

DE: Discard Eligibility - Bit de eleccin de descarte. Cuando est puesto en 1 indica que en caso de congestin en la red, esta trama puede ser descartada con preferencia sobre otras que no lleven dicho bit activo.

BECN: Backward Error Congestion Notification - Bit de notificacin de congestin hacia atrs, es usado en caso de situacin de congestin en la red, para notificar al usuario que las tramas que est enviando pueden encontrar recursos congestionados en la red.

FECN: Forward Error Congestion Notification Bit de notificacin de congestin hacia adelante, es usado en caso de situacin de congestin en la red, para notificar al usuario que las tramas que ste recibe han encontrado recursos congestionados en la red.

FCS: Frame Check Sequence Secuencia de Comprobacin de trama, es un campo de 16 bits que contiene la suma de comprobacin para determinar si el paquete ha sido daado durante la transmisin. A la trama recibida se le calcula la correspondiente suma de comprobacin y se compara con el campo FCS, que fue calculado en el transmisor.

El campo de informacin consta de un nmero entero de octetos comprendido entre 1 y 4095, no es interpretado por la red y puede contener cualquier tipo de informacin.



5.6.6. Aplicaciones de Frame Relay

A continuacin se relacionan algunos de los servicios que estn definidos en el estndar de ANSI T1.606, los cuales se pueden proporcionar al utilizar la tcnica FRAME RELAY:

Aplicaciones interactivas en bloques: grficos de alta resolucin como es el caso del videotex y aplicaciones CAD/CAM.

Transferencia de archivos que involucran gran cantidad de datos: archivos con grficos.

Multiplexacin de aplicaciones de baja velocidad en un canal de alta velocidad.

Trfico interactivo de caracteres como edicin de texto que requiere tramas cortas, bajo retardo y bajo throughput.

5.6.7. Beneficios de Frame Relay

Retardos muy bajos a travs de los nodos de conmutacin y por tanto una reduccin del retardo completo de la red, el cual se manifiesta para el usuario como un menor tiempo de realizacin de la transaccin, incrementando la productividad.

Una nica lnea de acceso entre un punto terminal y la red FRAME RELAY puede soportar trfico que va para muchos destinos. Los puertos se guardan tanto en los puntos terminales como en los conmutadores mismos.

Transparencia de los protocolos por encima del nivel 2, permitiendo la conmutacin con la misma facilidad de X.25, SNA, TCP/IP o cualquier otro protocolo como HDLC.

La red lleva a cabo una conectividad de malla de los puntos terminales, permitiendo que cualquier punto terminal pueda comunicarse con cualquier otro siempre y cuando exista un identificador DLCI de conexin pre-establecido.

Otros fuertes de FRAME RELAY son su simplicidad y su adaptabilidad a redes y equipos existentes, asignacin de ancho de banda segn las necesidades del usuario, su prometedor crecimiento y su facilidad de implementacin y utilizacin.

5.6.8. Limitaciones de Frame Relay

Necesidades de que los puntos terminales sean inteligentes y las facilidades de alta velocidad y de calidad en los medios de transmisin.

FRAME RELAY posee deficiencias en el soporte de voz y vdeo, dado que el soporte de voz es muy sensible a las variaciones de los retardos introducidos en la red, necesitndose de mecanismos de prioridades para los paquetes que lleven este servicio los cuales no posee FRAME RELAY. Para que FRAME RELAY soporte el servicio de voz, se



debe adicionar dispositivos de acceso especiales: IFRAD (Integrated Frame Relay Access Device), los cuales emplean tcnicas de paquetizacin y manejo de ancho de banda que negocian los retardos y jitter, pero que aumentan los costos de implementacin del protocolo.

La velocidad de acceso a los enlaces de la red FRAME RELAY est limitada a ratas T1 o E1 aunque no se tiene tal limitacin en las velocidades de troncales. Esta limitacin se debe a la capacidad de procesos en el nivel 2. Aunque ya se tienen implementaciones con velocidades de acceso hasta ratas de T3 (45 Mbps).

FRAME RELAY tiene mecanismos para tratar la congestin de la red por medio de sus bits indicadores, pero no se especifican las acciones que los nodos deben tomar en el caso que se presente la congestin, por tanto no existe garanta de una reaccin adecuada de cualquier tipo de red en caso de congestin.

FRAME RELAY posee otras deficiencias entre las que se encuentran: Limitacin en las funciones de valor agregado y conectividad internacional CDF (Clean Digital Facilities), debido a que pocos pases tienen redes de un mismo vendedor.

5.7. Protocolos MAC

Estos protocolos corresponden a los diferentes estndares definidos por la IEEE para redes locales y metropolitanas agrupadas como lista de IEEE 802.x. La ubicacin del subnivel de Control de Acceso al medio MAC (Media Access Control)dentro del modelo OSI se presenta en la figura 5.26, donde se muestra adems el subnivel de Control de Enlace Lgico LLC (Logical Link Control).

De abajo hacia arriba, el nivel fsico 802.x corresponde al nivel fsico de OSI, e incluye funciones tales como:

- Codificacin/decodificacin de seales.

- Generacin/eliminacin del prembulo para sincronismo.

- Transmisin/recepcin de bits.

Adems, la capa fsica del modelo 802. Incluye una especificacin del medio de transmisin y de la topologa a emplear por ser elementos esenciales dentro del diseo de una red.

Por encima de la capa fsica se encuentran las funciones asociadas a los servicios ofrecidos a los usuarios LAN, entre ellas se encuentran:

- En transmisin, ensamblado de tramas con los campos de direccin y deteccin de errores.



- En recepcin, desensamblado de tramas, reconocimiento de direcciones y deteccin de errores.

- Control de acceso al medio de transmisin LAN.

- Interfaz con las capas superiores y control de flujo.

Figura 5.26. comparacin ieee802.x y OSI

Estas funciones se asocian a la capa 2 del modelo OSI, el conjunto anterior de funciones se denomina LLC, mientras que los primeros aspectos se denominan control de acceso al medio MAC. Esta separacin se hace por que existe por lo general un mismo LLC para varios MAC, igualmente, la parte de gestin del acceso al medio no esta en la capa 2 de OSI. La figura 5.27 muestra la relacin entre LLC y MAC para diferentes tecnologas de red y mtodos de acceso al medio, igualmente la figura 5.28 muestra los diferentes protocolos LAN para un contexto en particular.



Figura 5.27. Normas LAN/MAN

Figura 5.28. Protocolos LAN en ambiente TCP/IP



Como ejemplo de MAC se puede tomar la trama de Ethernet (o su correspondiente ieee802.3), la figura 5.29 muestra el formato, sus detalles se revisan en un curso posterior dedicado a las redes de computadoras.

Figura 5.29 Trama MAC ieee802.3 (comercializada como Ethernet)

Finalmente se recomienda la revisin de los diferentes mtodos de acceso al medio, que definen las distintas MAC, entre ellas CSMA/CD y Token Passing.

5.8. ATM Modo De Transferencia Asincrnico

5.8.1. Introduccin

La Red Digital de Servicios Integrados en Banda Ancha (RDSI-BA) es el concepto que agrupa una gran diversidad de normas emanadas por la ITU-T (antes CCITT) cuyo objetivo principal es brindar el soporte a un gran nmero de servicios (presentes y futuros) cuyas caractersticas propias son dismiles entre si, es el caso de los servicios de voz, datos, video y multimedia.

La RDSI-BA busca mediante un nmero reducido de interfaces usuario-red estandarizadas, prestar adecuadamente los servicios que pueden ser interactivos (como los conversacionales) y los de distribucin (como la televisin comercial) con velocidades de transmisin por encima de 155,52Mbps. La configuracin que presentan estas interfaces es similar a la desarrollada para la RDSI Banda Estrecha, de amplia difusin.

El soporte ideal para una red con estas caractersticas fue la preocupacin de la UIT desde hace un tiempo. La solucin parte del anlisis de las antiguas tcnicas de conmutacin de mensajes, pasando por la conmutacin de paquetes y la conmutacin rpida de paquetes (como Frame Relay). Estas tcnicas mostraron ser muy eficientes para la transmisin de datos y correo electrnico, siendo su principal limitacin el soporte a servicios de tipo interactivo en tiempo real (especialmente video y voz), lo anterior debido en principio a que el campo de datos definido dentro de sus Unidades de Datos (tramas) es variable, hecho que dificulta el empaquetamiento de la voz, de otro lado los retardos que experimentan los paquetes (o tramas) en los nodos de la red es considerable (latencia alta), situacin que se presenta en la tcnica de conmutacin de mensajes (adems por tratarse de una tcnica no orientada a conexin) y en la conmutacin de paquetes convencional (X.25 por su mecanismo de acuse de recibo y retransmisiones nodo a nodo), en Frame Relay se superan estas dificultad realizando el chequeo de informacin extremo a extremo (end to end) y no



entre los nodos contiguos de la red (hop to hop), pero se presenta el inconveniente que en su concepcin solo se consideraba transporte de datos, con la posibilidad de envo de voz, presentndose diversos inconvenientes para dar soporte a servicios de carcter multimedia.

La bsqueda parece hacer terminado con el surgimiento de la tcnica de conmutacin de celdas (inicialmente llamada Cell Relay), con unidades de datos de tamao fijo (o paquetes) que sern el soporte a todos los servicios y a la vez ser independiente de sus caractersticas. De esta manera se da origen a un nuevo Modo de Transferencia de informacin con caractersticas de Asincrona.

En general lo que se busca con esta nueva tcnica conocida como Modo de Transferencia Asincrnico ATM (Asynchronous Transfer Mode) es brindar soporte a todos los servicios posibles (voz, vdeo, datos, etc) sin importar su velocidad de bits, ancho de banda requerido y sin importar si la informacin se origina en forma de flujo constante de bits o si es por rfagas o por paquetes.

Un Modo de Transferencia, est definido por la ITU-T como: los aspectos que abarcan la transmisin, multiplexacin y conmutacin en una red de telecomunicaciones. ATM por lo tanto es un concepto que tiene que ver no solo con conmutaciones sino que es ms general e involucra aspectos como la multiplexacin y transmisin de la informacin. ATM es la via para transferencia y conmutacin de informacin para la RDSI B-A.

5.8.2. STM y ATM

La escogencia del modo de transferencia para RDSI -BA, tuvo en un comienzo, dos opciones principales STM (Synchronous Transfer Mode) y ATM. Se trataba de seleccionar una tcnica de transferencia de informacin que cumpliera a nivel de transmisin, conmutacin y multiplexacin, con los requerimientos de una red digital integrada. Es decir se requera un modo de transferencia integrado.

Tanto ATM como STM, establecen sus reglas para dividir el ancho de banda disponible y de esta manera distribuirlo entre los servicios que van a utilizarlo. Esta divisin y distribucin involucran el concepto de canal. En un canal se asocia una parte de la capacidad disponible con un determinado servicio. Este concepto tradicional de canal, se ha modificado con ATM, ya que lo que se quiere es acomodar una gran variedad de nuevos servicios aprovechando un determinado ancho de banda disponible y una nica estructura de red.

En STM, como lo muestra la figura 5.30, el ancho de banda se subdivide y distribuye mediante la asignacin a un determinado servicio y durante el tiempo de la llamada, de intervalos de tiempo (IT) dentro una trama que se repite con cierta frecuencia. El canal se identifica por la posicin del intervalo o intervalos de tiempo asignados dentro de la trama. La velocidad de bit del canal, ser igual al nmero total de bits en tal intervalo o intervalos multiplicado por la frecuencia de repeticin de trama. La propuesta para usar STM en RDSI-BA, incluye una estructura como esta:



iH4 + jH3 + kH2 + lH1 + mH0 + nB + D

Los coeficientes i...n, indican el nmero de canales portadores de cada tipo. Por ejemplo en el caso de RDSI-BE para acceso bsico, n=2 y los dems son cero, para tener 2B+D. Cada tipo de canal tiene una velocidad definida. Un canal B es de 64 kbps, un canal H1 es de 1920 kbps, un canal H2 es de 32768 kbps. De esta forma combinando diferentes tipos de canal y diferente nmero de ellos, se podia tener una gran diversidad de velocidades de trabajo, proporcionndose de esta manera la flexibilidad requerida para transportar diferentes tipos de servicios existentes.

Se cuestion sin embargo su flexibilidad para servicios futuros y tambin la complejidad para obtener combinaciones de servicios en las tramas con las consecuencias indeseables que el mtodo planteaba para realizarlas. No es difcil imaginar la serie de problemas que aparecerian al transportar una mezcla de servicios que varia dinmicamente sobre una serie de canales con velocidades fijas.

STM es una buena solucin para servicios con velocidades fijas pero no para el ambiente de RDSI-BA que como ya se ha planteado debe soportar diferentes clases de servicios a diferentes velocidades incluyendo tambin los que emplean rfagas y flujo continuo de informacin. El hecho de que los canales STM estn siempre a velocidad mxima, hace suponer que para su eficiente utilizacin se requerirn altos niveles de multiplexacin y conmutacin, lo cual impondr desmejora en los tiempos de retardo y en la simplicidad de los equipos y eventualmente requerir una diversidad de estructuras para realizar la conmutacin.

En contraste ATM que emplea paquetes de longitud fija llamadas celdas, intenta eliminar estos problemas. Aqu el ancho de banda se asigna dinmicamente sobre demanda (como lo muestra la figura 5.30b). Adems una misma estructura puede conmutar todos los servicios.

Canal

1

Canal

2

Canal

n

Canal

1

Canal

2

Canal

n

Trama peridica

IT

Figura 5.30a) tcnica STM Celda

Canal

1

Canal

5

Canal

1

Canal

7

Canal

5

Figura 5.30b) tcnica ATM



Se pueden manejar servicios de tipo en rfagas ventajosamente, sacando provecho de la ganancia estadstica en beneficio de la ingeniera de la red, al mismo tiempo se garantiza un desempeo adecuado para los servicios de velocidad continua. Si bien ATM tiene sus races en los sistemas de conmutacin de paquetes, es el concepto de soportar una amplia variedad de servicios con procedimientos para obtener un alto grado de desempeo, el que lo diferencia de sus orgenes y lo enmarca en el mbito de RDSI-BA. De esta forma en las soluciones de red basadas en ATM los procesos de multiplexaje y conmutacin de celdas son independientes de la aplicacin que soporta.

La disputa entre STM y ATM, fu en definitiva ganada por ATM gracias ante todo a su flexibilidad, cualidad indispensable para el suministro de una amplia variedad de servicios. Su escogencia en 1988 como modo de transferencia para RDSI-BA, por el CCITT en la Recomendacin I.121, permiti la claridad necesaria para realizar los esfuerzos en madurar los estndares, llegndose en 1990 a ser aprobadas una serie de trece (13) recomendaciones del CCITT. Este grado de madurez a nivel de normas ha permitido que los fabricantes lancen nuevos desarrollos y que los operadores hagan planes para la introduccin de ATM en los esquemas de evolucin de sus redes.

5.8.3. Caractersticas ATM

De la introduccin se puede anotar que ATM es entonces la tecnologa base para la conmutacin segn ITU-T, es el soporte ideal para redes tipo LAN (Local Area Network) y WAN (Wide Area Network), manejo de servicios con calidad y con gran ancho de banda disponible.

Las caractersticas ATM se las puede discriminar de la siguiente forma:

ATM es un mtodo orientado a conexin, lo cual implica que se debe establecer la comunicacin con anterioridad a la transferencia de la informacin, con ello se asemeja a la tcnica de conmutacin de paquetes (caso de los Circuitos Virtuales Conmutados). ATM posee los mecanismos que aseguren la entrega correcta de la informacin ya sea voz u otros servicios que tengan fuertes compromisos en tiempo (transporte en tiempo real), debe manejar su transporte en tiempo real y de servicios que son no orientados a la conexin como es el caso del SMDS (Switched Multimegabit Data Service).

A diferencia de otras tcnicas, ATM se caracteriza por la utilizacin de paquetes de tamao fijo, o tambin conocidos como celdas o clulas, cuyo tamao es de 53 bytes u octetos, de los cuales 5 son para cabecera (header) y los 48 restantes para el transporte de la informacin de usuario (payload) ms informacin correspondiente a las funciones de adaptacin.

Esta tcnica se ha desarrollado de tal forma que su operacin sea independiente del reloj de alguna red en general, de all su nombre como tcnica asincrnica. El trmino



asincrnico se refiere al hecho que en contexto de una transmisin multiplexada las celdas que pertenecen a un misma conexin pueden mostrar un patrn de recurrencia irregular cuando se realiza el llenado de las celdas de acuerdo a la demanda real.

ATM soporta el transporte de todo tipo de cadencias que pueda tener la informacin que se vaya a transportar, segn apreciaciones optimistas puede manejar cadencias arbitrarias con velocidades que van desde 0 hasta C, donde sta ltima es la velocidad luz.

Esta tcnica slo hace uso de recursos de red si hay informacin por transmitir, con ello evita la sub utilizacin de los mismos y su desgaste innecesario.

ATM puede viajar en celdas nicamente (ATM puro) o se pueden mapear en las tramas bsicas de la Jerarqua Digital Sincrnica SDH (Synchronous Digital Hierarchy) o de la Red ptica Sincrnica SONET (Synchronous Optical Network) aprovechando sus infra-estructuras como redes de transporte.

ATM garantiza la secuencia de las clulas cuando esta transmitiendo la informacin, para ello dispone de las funciones adecuadas en su estructura jerrquica, mas concretamente en su nivel de adaptacin.

Realiza separacin lgica entre la informacin de usuario y la correspondiente de sealizacin, por operar empleando conexiones de carcter virtual.

Flexibilidad Add/Drop (Insercin y extraccin de informacin) mediante el empleo de elementos de red que realizan la codificacin y decodificacin de bits en sistemas de transmisin elctricos/opticos.

El software que emplea es sencillo, en trminos generales, el cual va acompaado de un hardware altamente especializado (nuevas tcnicas de circuitos integrados a gran escala VLSI). Se busca que la gran mayora de funciones de los niveles bajos ATM estn implementadas en hardware por razones de velocidad.

5.8.4. Inconvenientes de ATM

Como todo nuevo desarrollo, ATM presenta algunas dificultades, las cuales se busca se puedan mejorar con el tiempo aprovechando las ltimas tcnicas empleadas en la fabricacin de circuitos integrados, estas desventajas son:

La prdida de celdas por saturacin de registros, debido a las altas ratas y las diferentes cadencias que maneja.



El retardo extremo a extremo es variable, lo que favorece la presencia del jitter, perturbacin a altas frecuencias que es indeseable, pero que se encuentra presente en la mayora de tcnicas que trabajan a altas velocidades.

Los terminales ATM deben ser los encargados del tratamiento de celdas perdidas y fluctuantes, para ello se requiere que dichos terminales deben ser inteligentes y con buffers de tamao adecuado para evitar su saturacin pronta.

En lo relacionado con su normatividad, se presenta el incoveniente de no estar terminada en su totalidad, en ello trabajan el ITU-T y el ATM Forum.

5.8.5. Modelo de Referencia ATM

ATM presenta un modelo en CAPAS o NIVELES definido en la recomendacin I.320 del CCITT. En su descripcin se introduce el concepto de planos separados para las funciones de usuario, de control y de gestin. Este modelo sirve de base para la definicin de la RDSI-BA descrito en la recomendacin I.321.

Hasta el momento no se ha encontrado una relacin clara entre el modelo ATM y el desarrollado por OSI para la interconexin de sistemas abiertos, algunos autores consideran que ATM se refiere en su jerarqua a los niveles fsico y alguna parte del nivel de enlace de datos de OSI, el modelo OSI es tomado como comparacin por su amplia utilizacin como referencia de la impl

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Capitulo 5 - Nivel Enlace