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1
Reti di Accesso e di Trasporto
(Reti di Trasporto)
Ing. Stefano Salsanoe-mail: [email protected]
AA2008/09 - Blocco 2
2
Programma del corsoProgramma del corso
• Rete di accesso e rete di trasporto • Tecniche di multiplazione, PCM, PDH • SDH • Evoluzione tecnologie per reti per dati • ATM • IP su ATM • MPLS • (Trasporto voce su IP)
• Esercizi, routing IP, OSPF, OSPF-TE
3
Premessa: il mercato delle TLCPremessa: il mercato delle TLC
Operatori di
TLC
Utenza “residenziale”
o “Consumer”Utenza “aziendale”
o “Business”
4
Reti dati per le aziendeReti dati per le aziende
Rete di circuiti dedicatio a “livello 1”
Rete privata virtualedi “livello 2”
Rete privata virtualedi “livello 3”
Rete fisica propria
OperatoreTLC
Fibre ottiche
PDH, SDH
Frame Relay,ATM…
OperatoreTLC
IP, MPLS…
OperatoreTLC
5
Evoluzione del trasporto datiEvoluzione del trasporto dati
’70 ’80 ’90 ’00
ATM Asynchronous Transfer Mode MPLS Multiprotocol Label Switching
POS Packet Over SONET (SDH) G-MPLS Generalized MPLS
6
Velocità di AccessoVelocità di Accesso
155 Mb/s,34 Mb/s
622 Mb/sITU-T
ATM ForumATM
2 Mb/s155 Mb/sITU-T
Frame RelayForum
FrameRelay
64 Kb/s64 Kb/sITU-TX.25
Velocità tipicain accesso
Velocitàmax.
StandardTecnologia
7
Raccomandazione X.25Raccomandazione X.25
• sviluppata dal CCITT (oggi ITU-T) a metà anni ‘70
• l’Architettura X25 definisce non un singolo protocollo ma l’insieme dei protocolli delle procedure dei livelli OSI 1, 2 e 3 all’interfaccia DTE-DCE (non impone alcun vincolo sull’architettura di rete interna)
prot. di utente
X.21/ X.21bis
LAPB
Liv. di rete
prot. di utente
X.21/ X.21bis
LAPB
Liv. di rete
DTE DCEX.25
utente rete
DTE: Data Terminal Equipment DCE: Data Communications Equipment
8
X.25: Livello 2 (Data Link)X.25: Livello 2 (Data Link)
• il livello DL (Data Link) rende disponibile allo strato 3 una connessione logica libera da errori.
• si usa il protocollo LAPB (Link Access Procedure -Balanced)
» LAPB è un sottoinsieme dell’HDLC (High level Data Link Control, ISO 4335) come anche LAPD (ISDN channel D) e LAPF (Frame Relay)
• protocollo orientato al bit
9
• Include le procedure per:» la delimitazione delle trame: uso dei delimitatori (flag) e del
riempimento/svuotamento di bit» la rivelazione di errore: uso di codici polinomiali con un polinomio
generatore di 16°grado (campo FCS)» il recupero in caso di errore: uso del metodo a finestra variabile
con riemissione cumulativa (non selettiva)
» il controllo di flusso: uso delle trame supervisive RR e RNR
X.25: Livello 2 (Data Link)X.25: Livello 2 (Data Link)
10
Delimitatore Indirizzo Controllo InformazioneSequenzadi controllodella trama
Delimitatore
F
01111110
A
8 bit
C
8 bit
I
N bit
FCS
16 bit
F
01111110
Formato della trama del protocollo X.25 di livello 2Formato della trama del protocollo X.25 di livello 2
11
• Opera nell’ambito di un servizio con connessione• La connessione è chiamata circuito virtuale• Prevede i casi di connessione
» commutata (servizio di chiamata virtuale, Virtual Call-VC)» semi-permanente (servizio di circuito virtuale permanente, Permanent Virtual
CIrcuit, PVC)
Protocollo X.25 di livello 3Protocollo X.25 di livello 3
12
Formato della Trama/Pacchetto X.25Formato della Trama/Pacchetto X.25
IGF:IGF: Identificatore Generale Formato
GCL:GCL: Gruppo di Canale Logico
NCL:NCL: Numero di Canale Logico
1
IndirizzoControllo
Informazione
IGFIGFNCLNCL
IdentificatoreIdentificatore di pacchettodi pacchetto
GCLGCL
Formato del pacchetto
Formato della trama
2
3
FCS
Flag
8 7 6 5 4 3 2 1
Estensione dell'intestazione del pacchetto e/o dati di utente
Flag
ogni pacchetto è incapsulato 1:1 in una singola trama (NO frammentazione, aggregazione)
13
X.25: limitazioniX.25: limitazioni
• procedure “pesanti” nei nodi di rete, con conseguenti...
» sovraccarico elaborativo
» alti ritardi di attraversamento
» bassi throughput
» quindi non adatto a traffico real-time
• in particolare: recupero di errore per ogni tratta
» oggi con canali trasmissivi affidabili (F.O.) non è più necessario
» Frame Relay e ATM relegano tale funzione ai bordi della rete
14
Attivazione di una Connessione Virtuale X.25Attivazione di una Connessione Virtuale X.25
DTE A DCE A
CARCAR
CONCON
X.25
DCE B DTE B
INCINC
CACCAC
X.25
Questa procedura è necessaria nel caso del servizio a chiamata virtuale. NON ènecessaria nel caso di servizio di circuito virtuale semi-permanente
15
Frame RelayFrame Relay
• Tecnica di trasferimento orientata al pacchetto (basata su tecniche di multiplazione di pacchetti di lunghezza variabile)
• E’ stato definito per l’accesso (UNI), ma può essere impiegato nelle sezioni interne della rete (NNI) o fra reti di operatori diversi
• Mantiene i vantaggi dell’X.25 semplificando i protocolli, diminuendo i ritardi, aumentando il throughput
16
Frame RelayFrame Relay
• La logica su cui si basa il FR è quella di trasferire le informazioni con minori elaborazioni e funzionalità nei nodi
» Assenza di controllo di flusso, di indirizzamento completo e di correzione di errori in rete
» Impiego di connessioni virtuali
» Possibilità di connessioni punto-multipunto
• Il risultato è:» Throughput molto più elevati e ritardi minori dell’X.25 (condizionati alla
qualità dei portanti trasmissivi)» Efficiente condivisione di banda (Gestione di traffico busrty)
» Garanzia di banda in accesso» Multiplazione a livello 2 OSI e trasparenza verso i livelli superiori» Assenza di elaborazione a livello 3 OSI
17
• Motivazioni tecnologiche » progressivo aumento delle capacità dell’hardware VLSI (aumento della velocità dei
processori, delle memorie» disponibilità a basso costo di terminali di utente intelligenti» mezzi trasmissivi ad alta velocità e basso tasso di errore (F.O.)
» sviluppo di applicazioni ad alta velocità
• Funzionalità nodali semplificate rispetto a X.25• Minore tempo di processamento →→→→ minori ritardi →→→→ maggiore
throughput» →→→→ possibilità di supportare flussi real-time (es. voce) mediante procedure di
equalizzazione (play-out buffer)
• È stato definito per l’accesso (UNI), ma può essere impiegato nelle sezioni interne della rete (NNI) o tra reti di operatori diversi
Frame RelayFrame Relay
18
• Il Frame Relay gode di uno stato di standardizzazione molto solido e ben recepito dalle diverse manifatturiere nei suoi aspetti principali
• L’architettura del protocollo prevede tre piani operativi separati (in X.25 non vi era tale separazione). La separazione dei piani di controllo, gestione e utente permette maggiore flessibilità per la definizione di nuovi servizi
» Control Plane (C-Plane)
» User Plane (U-Plane)
» Management Plane (M-Plane)
• C-Plane
» responsabile dell’instaurazione, mantenimento e rilascio delle connessioni logichecommutate
• U-Plane
» responsabile del trasferimento dati tra utenti
• M-Plane
» responsabile della gestione dell’interfaccia utente-rete
Architettura protocollareArchitettura protocollare
19
LAP-F(Q.922)
I.430
Q.922 core
Q.922 upper
higher layers
I.430
Q.922 core
I.430
Q.922 core
I.430
Q.922 core
Q.922 upper
higher layers
Q.922 core
Q.922 upper
End system End system
Relay system Relay system
Architettura Protocollare Frame RelayArchitettura Protocollare Frame Relay
Piano di utente
20
FRAME RELAY
Implementateesclusivamentedall'interfaccia
Implementatedall'interfaccia
e dalla rete
Implementatedall'interfaccia
e dalla rete
X.25
X.25 liv.3
LAPB
LIVELLO FISICO
LIVELLO FISICO
Q.922 CORE
Q.922 UPPER
LA
PF
Confronto Frame Relay-X.25Confronto Frame Relay-X.25
21
• Delimitazione, allineamento, trasparenza delle trame informative
• Multiplazione/demultiplazione con l’impiego del campo indirizzi
• Verifica di validità della trama (ed eventuale scarto) per rilevare errori in trasmissione
• Controllo di congestione
• NO procedure recupero !!
Funzioni Q.922 coreFunzioni Q.922 core
22
Programma del corsoProgramma del corso
• Rete di accesso e rete di trasporto • Tecniche di multiplazione, PCM, PDH • SDH • Evoluzione tecnologie per reti per dati • ATM • IP su ATM • MPLS • (Trasporto voce su IP)
• Esercizi, routing IP, OSPF, OSPF-TE
Mi risulta difficile riconoscere tutti i contributi che ho utilizzato nel preparare il materiale per
questa parte del corso… scusandomi quindi per le omissioni, ringrazio Marco Listanti,
Fabio Ricciato, Silvano Gai, Davide Bergamasco, Giampaolo Balboni, Giorgio Valent, Italo
Tobia, Luca Veltri
23
Nelle slide successive discutiamo le motivazioni che hanno portato negli anni 80 a
definire il concetto di B-ISDN (broadband ISDN) come evoluzione della ISDN.
La B-ISDN (che in realtà non è stata realizzata nella sua completezza) prevedeva
una interfaccia verso l’utente per offrire servizi multimediali (audio, video, dati)
in modo “standardizzato” e prevedeva un modo di trasferimento a pacchetto
detto ATM.
La tecnologia ATM in sé è stata definita, realizzata e implementata
indipendentemente dalla B-ISDN e rappresenta il “passo successivo”
nell’evoluzione delle tecnologie per il trasferimento dei dati dopo il Frame Relay.
24
ISDN – Integrated Services Digital NetworkISDN – Integrated Services Digital Network
• Il digitale sino a casa dell’utente: Dati + Fonia + Videotelefonia + FAX G4
• Anche il terminale d’utente diventa digitale
• Connettività numerica da estremo a estremo (end-to-end)
• Accesso unico per diversi servizi
• Fornitura di servizi di trasporto n x 64 Kb/s, fino a 2 Mb/s• Standardizzazione di un numero limitato di interfaccie
• Profilo di accesso:» 2B + D o accesso base
» 2 canali full duplex a 64 kbps ciascuno» 1 canale segnalazione+dati a pacchetto a 16 kbps» totale 144 kbps sino a casa dell’utente
» 30B + D o accesso primario
» 30 canali full duplex a 64 kbps» 1 canale segnalazione a 64 kbps» totale 2 Mbps sino a casa dell’utente
25
ISDNExchange
NT1
Telefono ISDN
PC con ISDN
Utente Operatore
Bus S
Fax G.4
Videoconferenza
ISDNISDN
Network Termination
26
Evoluzione verso la B-ISDNEvoluzione verso la B-ISDN
• Si è tentato di far evolvere la ISDN (detta anche N-ISDN, cioè Narrowband-ISDN) verso la B-ISDN
» Broadband ISDN» Fornire servizi ISDN a banda larga
• I concetti su cui si sarebbe basata la B-ISDN sono:» Impiego prevalente di portanti in Fibra Ottica» Trasmissione sincrona SONET/SDH» Modo di trasferimento ATM
27
La B-ISDN La B-ISDN
• Fornitura di servizi a larga banda: connessione in area di distribuzione con fibra ottica (in ISDN connessione mediante cavi in rame)
• Flessibilità nella assegnazione della banda alla singola connessione (=in ISDN canali predefiniti B, D )
• Integrazione delle risorse di rete = un sola rete = un solo modo di trasferimento nell’interno della rete:
Asynchronous Transfer Mode ATM
28
Le definizioniLe definizioni
• Broadband
» Un servizio o un sistema che richiede una velocità trasmissiva
superiore a quella dell’accesso primario ISDN
• B-ISDN
» Utilizzato per enfatizzare la caratteristica Broadband dell’ISDN
• ATM (Asynchronous Transfer Mode)
» La tecnica di trasporto (e/o accesso) per la realizzazione della B-ISDN
29
(negli anni 80…) Le motivazioni(negli anni 80…) Le motivazioni
• La domanda crescente di servizi a larga banda
• La disponibilità di tecnologie ad alta velocità per
trasmissione, commutazione e signal processing
• La crescente capacità di processare dati ed immagini da
parte dell’utente
• La possibilità di integrare servizi interattivi e di distribuzione
• La necessità (del gestore) di integrare i vantaggi della
commutazione di circuito e di pacchetto
30
(negli anni 80…) I servizi considerati come requisito(negli anni 80…) I servizi considerati come requisito
• Servizi Interattivi
» Servizi di conversazione
» Servizi di messaggeria
» Servizi di retrieval
• Servizi di distribuzione
» Senza controllo di presentazione
» Con controllo di presentazione
Videotelefonia BroadbandVideoconferenza BroadbandSuono ad alta qualità
Posta Elettronica
Retrieval di filmati (VoD)
Broadcast TV, HDTVPay TV
31
Diagramma a blocchi per B-ISDNDiagramma a blocchi per B-ISDN
Narrow-band
Broad-band
TV
PABX
S0
S0
SB
SD
TelefonoDigitale
Fax
Terminale
2B+D
2B+D
LAN PABX Video
Conferenza
NetworkTermination
Narrow-band
switch
Broad-band
switch
Distri-butionmodule
144kbps2 Mbps
Rame
600 Mbps
150 Mbps
FibraTVRadio
2..150 Mbps
64kbps
SB: Interactive BroadbandSD: Distribution
Utente Operatore
32
• La fibra ottica esiste prevalentemente nella rete di giunzione e nel tratto primario della rete di distribuzione
» Soluzioni:
» Portare la fibra a casa dell’utente (Fiber to the Home)» Portare la fibra vicino all’utente (Fiber to the Curb)» Usare gli attuali cavi di rame (doppino telefonico e coassiale del CATV)» Utilizzare accessi radio
• Occorre una tecnologia di commutazione in grado di gestire in maniera flessibile flussi ad alta capacità
» Soluzione
» ATM: Asynchronous Transfer Mode
(negli anni 80…) I due aspetti della B-ISDN(negli anni 80…) I due aspetti della B-ISDN
33
Attualmente ...Attualmente ...
• Il successo della tecnologia IP (Internet Protocol) ha portatoad una evoluzione diversa rispetto a quanto previstio per la B-ISDN
• ATM è stato usato come tecnologia di trasporto: nel“backbone” della rete, su ADSL, nella sezione di accessodelle reti cellulari di terza generazione (UMTS)… anche se stavia via perdendo importanza rispetto a soluzioni “full IP”
34
• Architettura dell’ATM» Requisiti, cenni “storici”, modo di trasferimento» Protocol reference Model
» Lo strato fisico
» Lo strato ATM» Lo strato AAL
• Classi di servizio e qualità di servizio
Dove siamo ?Dove siamo ?
35
La tecnica ATM: requisitiLa tecnica ATM: requisiti
• Alta velocità (centinaio di Mb/s)
• Allocazione di banda dinamica
• Granularità fine nell’assegnazione della banda
• Supporto anche di traffico di tipo "bursty"
• Adattabilità sia ad applicazioni sensibili al ritardo che alla perdita
• Possibilità di connessioni multipunto e broadcast
36
La tecnica ATM: caratteristicheLa tecnica ATM: caratteristiche
• ATM è una tecnica efficiente di multiplazione e commutazione, basata su di un principio di commutazione veloce di pacchetto
• Essa utilizza unità informative di lunghezza fissa (48 byte di dati e 5 byte di intestazione o header), denominate celle celle ATMATM
• La caratteristica principale della tecnica ATM risiede nella sua flessibilità nel meccanismo di allocazione della banda, mediante la multiplazione asincrona di differenti flussi informativi (celle)
37
La tecnica ATMLa tecnica ATM
Cella ATMCella ATM
HEADER (5 BYTE)
PAYLOAD (48 BYTE)PAYLOAD (48 BYTE)
38
Il formato della cella ATM UNI-NNIIl formato della cella ATM UNI-NNI
GFC/VPI *GFC/VPI * VPIVPI
VPIVPI VCIVCI
VCIVCI
VCIVCI PTPT CLPCLP
HEC
User DataUser Data
(48 bytes)(48 bytes)
1
2
3
4
5
6
53
.
.
� GFC: Generic Flow Control ���� VPI: Virtual Path Identifier
� VCI: Virtual Channel Identifier ���� PT: Payload Type
� CLP: Cell Loss Priority ���� HEC: Header Error Check
HEADER
PAYLOAD
8 5 4 1
* GFC in UNI - VPI in NNI
39
1983: esperimenti CNET ed AT&T
1987: CCITT sceglie ATM come base per reti B-ISDN
1990: definizione formato cellaprimo switch commerciale (Fujitsu)
1991: formazione dell’ATM Forum (Novembre)
1993: reti pubbliche ATM negli USA
1994: reti pubbliche ATM in Europa
1996: apertura del servizio commerciale in Europa (Atmosfera in Italia)
ATM: arco temporaleATM: arco temporale
40
Organismi di standardizzazione per ATMOrganismi di standardizzazione per ATM
• ITU-T» International Telecommunications Union - Telecommunication
standardization sector
• ETSI» European Telecommunications Standards Institute
• ANSI» American National Standards Institute
• ATM Forum
41
ITU - TITU - T
• Nato nel 1947 dalla trasformazione dell’ Union Télégraphique (1856)
• è un’agenzia specializzata dell’ONU
• ≅≅≅≅ 170 membri (ne può far parte ogni Stato membro ONU)
• fino al 1993, all’interno dell’ ITU l’attività di standardizzazione era svolta dal CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique etTéléphonique ) affiancato dal CCIR (Comité Consultatif International de Radiocommunications).
• Dal 1993, a seguito della riorganizzazione, è stato suddiviso in ITU-T, ITU-R (Radiocommunications st. s..) e ITU-D (Development st. s.)
• Produce “Raccomandazioni” a livello mondiale
• fino al 1988 approvava Raccomandazioni ogni 4 anni (‘76, ‘80, ‘84,’88) previa approvazione dell’assemblea plenaria. Oggi la procedura è piùveloce
42
ATM ForumATM Forum
• ATM Forum e’ un consorzio industriale senza fini di lucro con lo scopo di concordare specifiche realizzative (Implementation Agreement) per consentire l’interoperabilita’ tra apparati ATM, e che assumono il ruolo di standard de facto.
• Fondato nel 1991 da quattro aziende (Adaptive, Cisco, Northern Telecom, Sprint), il Forum conta attualmente piu’ di 800 membri, di cui un terzo Principal Members(altri sono Auditing e User Members)
• Oltre all’attività tecnica comprende dei comitati di studio del mercato (Market Awareness Committees, MAC)
» North America MAC, European MAC, Asia Pacific MAC
• Comprende i seguenti Gruppi di Lavoro: UNI User to Network Interface
B-ICI Broadband Inter Carrier Interface
LANE LAN Emulation
NM Network Management
PHY PHYsical Layer
P-NNI Private- Network Node Interface
MPOA Multi-Protocol Over Atm
SA&A Service Aspects and Applications
VTOA Voice Telephony Over Atm
SIG Signalling
TEST Testing
TM Traffic Management
RBB Residential BroadBand
SEC Security
WATM Wireless ATM
43
time
time
time
time
MU
X
Trama
= Unità di sincronizzazione di trama
time
time
time
MU
X
time
�Multiplazione Sincrona
�Multiplazione Asincronaburst
Richiami: Multiplazione Sincrona-AsincronaRichiami: Multiplazione Sincrona-Asincrona
44
• Flussi informativi sul multiplo strutturati in trame• Identificazione implicita basata sulla posizione delle Unità
Informative (UI) sulla trama (senza etichetta)• Delimitazione implicita delle UI (slotted time)• Allocazione di banda statica• Tempi di attraversamento del multiplatore minori del
periodo di trama e costanti • Esempio: PCM
» trame di 32 canali (1 ottetto per slot)» di cui due impiegati per il sincronismo (n. 1) e uno per la segnalazione (n.
16) » 30 canali di utente» Ttrama = 125 µµµµs
Multiplazione sincronaMultiplazione sincrona
45
• È basato sull’identificazione con etichetta e prevede due opzioni rispetto alla suddivisione del flusso
» slotted time
delimitazione esplicita/implicita delle UI
» unslotted time
delimitazione esplicita delle UI
Prestazioni ottenute:
allocazione di banda dinamica
tempi di attraversamento variabili (accodamento dei messaggi in uscita dal multiplatore)
Etichetta Dati
E dati E dati E dati E dati E dati E dati
E dati E dati E dati FF F F F F
Multiplazione asincronaMultiplazione asincrona
46
• Il ritardo di attraversamento della rete diminuisce in valore assoluto e variabilità diminuendo il carico elaborativo nei nodi di commutazione
• Migrazione delle funzioni complesse verso la periferia della rete
FLESSIBILITA’
Circuito
Pacchetto
Trattamento differenziato dei flussi informativi
EFFICIENZA
BASSORITARDO
ALTAINTEGRITA’
Modi di TrasferimentoModi di Trasferimento
47
Quale modo di trasferimento per B-ISDN ?Quale modo di trasferimento per B-ISDN ?
M.T. a circuito(es. PCM)
M.T. a pacchetto connectionless (es. IP)
M.T. a pacchetto connection-oriented
Ass. della banda
statica e rigida
Ass. della banda
dinamica e flessibile
Possibilità di pre-assegnazione di risorse: SI Solo ass. a domanda
Onere di processamento per ogni Unità Informativa:
AltoMedioBasso
ATM
(es. X.25, Frame Relay)
48
Asynchronous Transfer ModeAsynchronous Transfer Mode
Quindi ATM è un M.T. a pacchetto orientato alla connessione.Sua caratteristica principale è inoltre...
• Unità Informative di Lunghezza e Formato fissi: CELLEper rendere più semplice (= veloce) il processamentoe la commutazione
Etichetta Carico informativo
53 bytes
5 bytes 48 bytes
Header Payload
49
Multiplazione ATMMultiplazione ATM
• Multiplazione = condivisione della risorsa trasmissiva da parte di flussi
informativi diversi.
• M. ATM è a divisione di tempo (TDM) e ASINCRONA = celle appartenentiad una particolare connessione non sono associate a istanti predefiniti di Tx
• Ciascun flusso multiplato è individuato per mezzo di un IDENTIFICATIVODI CONNESSIONE VIRTUALE (VPI/VCI) nell’header delle celle
• NON vi sono vincoli di granularità nell’assegnazione della banda per lasingola connessione
• NON vi sono vincoli al numero di flussi multiplati
50
s
m m
r
p
Commutazione ATMCommutazione ATM
a b a
d
ef h
• Commutazione (switching) ATM:
cambiamento di link trasmissivo + cambiamento di etichetta
(Multiplex Switching) (Label switching)
• NB: l’etichetta ha una valenza locale, cioè tra le entità agli estremi della tratta
• Funzioni:
» memorizzazione della cella in un buffer
» trasferimento fisico dalla terminazione di ingresso a quella di uscita
» aggiornamento dell’etichetta
51
Circuito virtualeCircuito virtuale
IN OUT
2-12 4-52-13 1-44
2-14 1-98... ...
... ...
IN OUT
1-3 2-11
1-4 4-11
1-5 3-56... ...
... ...
IN OUT
3-55 2-78
3-56 1-63-57 5-13
... ...
... ...
IN OUT
2-4 4-93
2-5 3-10
2-6 5-17... ...
... ...
IN OUT
1-25 4-43
1-26 4-121-27 3-43
... ...
... ...
421
2
3 4
1
23
41
32
1
543
2
1
3
123
45
6
12 5 56
26
17
6
Link_ID - VC_ID
VC_ID
52
Circuito virtualeCircuito virtuale
2
1
3
1
4
5
6
26
17
53
T
C
Elementi di una rete ATMElementi di una rete ATM
Nodo di commutazione
Nodo Terminale
UNI User Network Interface
NNI Network Node Interface
UNI
UNI
UNI UNI
UNI
UNI
UNIUNI
NNI
NNI
NNI
NNI
NNI
NNI
NNI
T
T
T T
T
T
T
T
T
C C
CC
C
54
Public ATM Network
Operatore A Operatore B
Local
Switch
Private UNI PublicUNI
PublicNNI
Local
Switch
Private NNI
UNI: User-to-Network InterfaceNNI: Network-to-Node Interface
Terminale
Terminale
Terminale
Public ATM Network
Tipi di InterfacceTipi di Interfacce
55
Formato cella all'interfaccia utente-rete
Struttura e formato della cellaStruttura e formato della cella
GFC VPI
VPI VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC
User Data
(48 ottetti)
1
2
3
4
5
6
53
.
.
Header
Formato cella all'interfaccia nodo-rete
VPI
VPI VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC
User Data
(48 ottetti)
• GFC: Generic Flow Control
• VCI: Virtual Channel Identifier• VPI: Virtual Path Identifier
• PT: Payload Type
• CLP: Cell Loss Priority• HEC: Header Error Check
56
• Nei nodi sono eseguite solo le funzioni essenziali (commutazionee multiplazione) a livello ATM (1-2 della pila OSI)
• Le funzionalità residue, specifiche per i diversi tipi di servizio, sono svolte agli estremi
PHY PHY PHY
ATM ATM (Core)
Edge
PHY
ATM
EdgeControllo di errore (solo per alcuni servizi e su richiesta)
TerminaleUtente
Nodo di Commutazione ATM
TerminaleUtente
Protocolli dilivello
superiore
Protocolli dilivello
superiore
Principio del Core and EdgePrincipio del Core and Edge
57
Principio del Core and EdgePrincipio del Core and Edge
• Obiettivo: Spostare la complessità funzionale verso i bordi della rete
• Perché:» ai bordi il carico è minore
» mezzi fisici affidabili (fibre ottiche) rendono superfluo il controllo di errore su tutta la cella in rete
» considerazioni di guadagno statistico rendono possibile l’ottenimento di accettabile QoS con una gestione del traffico per aggregati
58
• Architettura dell’ATM» Requisiti, cenni “storici”, modo di trasferimento» Protocol reference Model
» Lo strato fisico
» Lo strato ATM» Lo strato AAL
• Classi di servizio e qualità di servizio
Dove siamo ?Dove siamo ?
59
ATM Adaptation Layer
ATM Layer
Physical Layer
Higher LayerProtocols
Control Plane User Plane
Higher LayerProtocols
Plan
eM
anag
emen
t
Layer
Man
agem
ent
Management Plane
Protocol Reference ModelProtocol Reference Model
60
Protocol Reference ModelProtocol Reference Model
• User plane» comprende le funzioni orientate al trasferimento delle informazioni
d’utente
• Control Plane» comprende le funzioni di controllo di chiamata (call control) e di
connessione (connection control)
• Management Plane» Plane Management: comprende le funzioni di gestione relative ad un
sistema e quelle di coordinamento tra i piani
» Layer Management: comprende le funzioni di gestione relative alle risorse e ai parametri propri delle varie entità presenti in ogni strato
61
Protocol Reference ModelProtocol Reference Model
• Strato Fisico (PHYSICAL Layer)» funzioni relative all’adattamento del flusso informativo alle
caratteristiche del mezzo trasmissivo e alla trasmissione dei bit informativi
• Strato ATM (ATM layer)» funzioni comuni a tutti i tipi di informazioni
» funzioni riguardanti il trattamento dell'intestazione delle celle
• Strato di Adattamento (ADAPTATION Layer)» funzioni dipendenti dal particolare tipo di informazione da trasferire e
riguardanti l’adattamento tra sezioni di rete ATM e non-ATM
» funzioni riguardanti il trattamento del campo infomativo delle celle
62
Convergenza
Segmentazione e Ricostruzione
Generic Flow Control
Generazione dell'intestazione delle celle
Traslazione VPI/VCI
Multiplazione/Demultiplazione
Adattamento del tasso di generazione delle celle
Generazione e verifica del campo di controllo d'errore
Delimitazione delle celle
Inserimento delle celle nella trama in trasmissione
Generazione delle trame
Temporizzazione
Adattamento al mezzo trasmissivo
CS
SAR
ATM AdaptationLayer - AAL
ATM Layer
TrasmissionConvergence
TC
Physical MediumPM
PhysicalLayer
Funzioni di stratoFunzioni di strato
63
• Architettura dell’ATM» Requisiti, cenni “storici”, modo di trasferimento» Protocol reference Model
» Lo strato fisico
» Lo strato ATM» Lo strato AAL
• Classi di servizio e qualità di servizio
Dove siamo ?Dove siamo ?
64
Transmission Convergence (TC) sublayer
Physical Medium (PM) sublayer
Physicallayer
ATM layer
Physical medium
Funzioni di Strato FisicoFunzioni di Strato Fisico
• Lo strato fisico e’ composto da due sotto-strati» Physical Medium sublayer (PM)
» Transmission Convergence sublayer (TC)
65
Funzioni di Strato FisicoFunzioni di Strato Fisico
• Lo Strato Fisco è suddiviso in due sottostrati» Physical Medium sublayer (PM)» Transmission Convergence sublayer (TC)
• Il sottostrato PM include le funzioni dipendenti dal mezzo trasmissivo
• Il sottostrato PM è responsabile delle trasmissione e della ricezione del flusso i bit e delle informazioni di temporizzazione e di sincronizzazione
66
Funzioni di Strato FisicoFunzioni di Strato Fisico
• Le funzioni del sottostrato TC sono» Generazione delle trame in trasmissione
» Inserzione delle celle nella struttura di trama
» Delimitazione delle celle per rendere possibile la loro individuazione
» Generazione e verifica della sequenza di controllo d'errore delle informazioni di comprese nell’intestazione delle celle
» Adattamento del tasso di generazione delle celle alla capacitàdel sistema di trasmissione (inserimento di celle vuote)
67
Correzione RivelazioneNessunerrore
rivelatoNessun errore rivelato
Errori multipli rivelati [cella scartata]
Errore singolo rivelato [correzione]
Errorerivelato
[cella scartata]
Controllo d’erroreControllo d’errore
• Il campo di controllo d’errrore (Header Error Control - HEC) controlla esclusivamente i byte dell’header delle celle
• Il campo HEC è in grado di:» Riconoscere e correggere errori singoli» Riconoscere errori multipli
• Diagramma di stato della procedura di controllo d'errore:
68
CorrectionMode
DetecionMode
Multi-bit error detected (celldiscarded)
Single-bit error corrected (cellvalid)
No error detected(no action)
No error detected(no action)
Error detected(cell discarded)
Header Error ControlHeader Error Control
• HEC Generation / Verification» TX: generazione del campo HEC delle celle utilizzando il
polinomio generatore:
» X8 + X2 + X + 1» RX: Rilevamento errori multipli e correzione errori singoli:
� Stato iniziale ed errori sporadici: Correction Mode;
� Burst di errori: Detection Mode.
69
• Se il tasso d’errore medio sul bit è di 10-8
» probabilità di scarto di una cella = 10-13
» probabilità accettare una cella errata = 10-20
Cellaentrante
Errorenell’header
Errorerivelato
Modocorrente
Errorecorregibile
Correzione
Cellascartata
Cellavalida Cella errata accettata
Succ.
Si
No
Si
No
Correzione
Rivelazione
NoSi
Insucc..
Controllo d’erroreControllo d’errore
70
• Architettura dell’ATM» Dalla N-ISDN alla (mai realizzata) B-ISDN» ATM: requisiti, cenni “storici”, modo di trasferimento
» Protocol reference Model
» Lo strato fisico» Lo strato ATM» Lo strato AAL
• Classi di servizio e qualità di servizio
Dove siamo ?Dove siamo ?
71
ATM Layer
PHY Layer
ATM Layer
PHY Layer
Physical Medium
Upper Layer Upper LayerATM SDU
ATM SDUATM Layer
PHY Layer
Physical Medium
ATM cell
ATM LayerATM Layer
• Il livello ATM svolge una funzione di trasferimento trasparente, ordinato e non garantito di ATM-SDU tra entita’di livello superiore (AAL).
• Tale trasferimento avviene attraverso connessioni stabilite in precedenza ed in conformità ad un traffic contract.
72
Funzioni dello strato ATMFunzioni dello strato ATM
• Lo strato ATM è indipendente dal mezzo trasmissivo e dal tipo di informazione
• Lo strato ATM comprende le seguenti funzioni:» Multiplazione di celle associate a Virtual Channel (VC) e/o Virtual
Path (VP) individuali» Demultiplazione delle celle da un flusso multiplato in base al valore
del VP e/o VC individuale
» Traslazione degli identificatori di VP e/o di VC» Generazione dell'intestazione delle celle in trasmissione ed
estrazione ed elaborazione dell’intestaione delle celle in ricezione» Generazione delle informazioni controllo di flusso da inserire nel
campo Generic Flow Control (GFC)
73
ATM Layer: FunzioniATM Layer: Funzioni
• Per quanto riguarda la funzione di multiplazione, è possibile multiplare celle appartenenti a connessioni di diverse “classi di servizio”, cioè con QoS differenti.
Esempi di classi di servizio supportate:» Unspecified QoS: Available Bit Rate (ABR), Unspecified Bit Rate (UBR);» Specified QoS: almeno la Classe 1, Constant Bit Rate (CBR).
74
Formato cella all'interfaccia utente-rete
Struttura e formato della cellaStruttura e formato della cella
GFC VPI
VPI VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC
User Data
(48 ottetti)
1
2
3
4
5
6
53
.
.
Header
Formato cella all'interfaccia nodo-rete
VPI
VPI VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC
User Data
(48 ottetti)
• GFC: Generic Flow Control
• VCI: Virtual Channel Identifier• VPI: Virtual Path Identifier
• PT: Payload Type
• CLP: Cell Loss Priority• HEC: Header Error Check
75
Significato dei campi dell’HeaderSignificato dei campi dell’Header
• GFC: utilizzato per il controllo del flusso alla UNI. Sono definiti due modi di funzionamento:
» Uncontrolled Access: GFC = 0000;» Controlled Access: da definire.
• VPI/VCI: identificatore della connessione virtuale o etichetta della cella
• PT: descrive i contenuti del payload:» dati utente;» informazioni di management della rete;
• CLP: specifica il grado di importanza dei dati trasportati dalla cella; puo’ essere variato dagli switch.
• HEC: usato dal livello fisico per rilevare/correggere errori nello header. Viene usato anche per la cell delineation.
76
VPI e VCI (Virtual Path/Channel Identifier)VPI e VCI (Virtual Path/Channel Identifier)
• Identificatore della connessione virtuale (etichetta)
• Hanno un significato locale all’interfaccia» Il nodo di commutazione effettua un “label swapping”
• Sono organizzati in modo gerarchico per semplificare l’instradamento
• VCI = 16 bit →→→→ 216 = 65536 canali virtuali (VC) per ogni VP» VCI dal 32 al 65536 disponibili per canali d’utente» VCI da 0 a 32 riservati (es. VCI=3,4 OAM per flussi F4, VCI=5
segnalazione, VCI=16 ILMI)
• Alla UNI: VPI = 8 bit →→→→ 28 = 256 VP a disposizione dell’utente
• Alla NNI: VPI = 12 bit →→→→ 212 = 4096 VP
77
Payload Type (PT)Payload Type (PT)
InterpretationPT Coding
User data cell, congestion not experienced, AAU = 00 0 0
User data cell, congestion not experienced, AAU = 10 0 1
User data cell, congestion experienced, AAU =00 1 0
User data cell, congestion experienced, AAU = 1, 0 1 1
OAM F5 segment associated cell1 0 0
OAM F5 end-to-end associated cell1 0 1
Resource management cell1 1 0
Reserved for future functions1 1 1
• Identifica il tipo di informazione contenuta nei 48 bytes di payload della cella
78
Payload Type (PT)Payload Type (PT)
• Campo di 3-bit
• Il primo bit distingue tra:» Celle di utente: bit 1 = “0”
» Celle di gestione (OAM) o resource management (RM): bit 1 = “1”
• Per le celle di utente il secondo bit, chiamato Congestion Indication (CI) bit, indica se si è verificata una situazione di congestione. Questo bit può essere modificato da ogni nodo di rete. Viene usato dal servizio “Available Bit Rate” (ABR)
• Per le celle di utente il terzo bit, chiamato ATM-user-to-ATM-user (AAU), puo essere usato dall’utente dell’ATM (il livello AAL)
» il protocollo AAL5 lo usa per indicare l’ultima cella di una SAR-PDU
• Il codice 110 indica le celle RM (Resources Management), usate nel servizio ABR
79
Cell Loss Priority (CLP)Cell Loss Priority (CLP)
• Campo ampio un 1 bit
• Indica la priorità della cella:» 0 = Alta Priorità, la cella non deve essere scartata
» 1 = Bassa Priorità, la cella può essere scartata in caso di congestione
• Il CLP può essere settato ad 1 dalla rete ATM (per indicare una violazione del profilo di traffico contrattualmente ammesso)
• Il CLP può essere settato ad 1 dal terminale di trasmissione (per indicare una porzione dei dati con priorità più bassa) ad esempio in un servizio VBR la garanzia di qualità fornita dalla rete si potrebbe applicare solo alle celle con CLP=0
• In Frame Relay esiste una funzione simile, realizzata dal bit DE -Discard Eligibility.
80
Header Error Control (HEC)Header Error Control (HEC)
• Campo di 8 bit
• Viene usato dall livello Trasmission Convergence dello Strato Fisico (PL) per:
» rilevare/correggere errori sull’header della cella, in particolare è del tipo SEC/DED: Single Error Correction, Double Error Detection = rileva errori singoli e doppi, può correggere errori singoli.
» effettuare la delimitazione di trama
81
ATMLayer
Physicallayer
F5
F4
F3
F2
F1
Regenerator
Section
Virtual Channel Connection
Virtual Channellink
Virtual Path Connection
Transmission Path
Digital Section
Virtual Path
link
VC switch
VP switch
DXC
Gerarchia di trasporto ATMGerarchia di trasporto ATM
82
• Virtual channel» è utilizzato per il trasporto unidirezionale di celle ATM, queste sono
identificate da un unico identificatore denominato Virtual ChannelIdentifier (VCI)
• Virtual path» è utilizzato per il trasporto unidirezionale di celle ATM appartenenti a VC
diversi identificati da un unico identificatore denominato Virtual PathIdentifier (VPI)
ReteATM
StratoATM
StratoFisico
Virtual Channel
Virtual Path
Transmission Path
Digital Section
Regenerator Section
StratificazioneStratificazione
83
• Transmission path» si estende tra elementi di rete che assemblano e disassemblano il payload
del sistema di trasmissione; in questi elementi di rete devono essere svolte le funzioni di cell delineation e di controllo d’errore
• Digital section» si estende tra elementi di rete che assemblano e disassemblano le stringhe
di bit
• Regenerator section» si estende tra due rigeneratori di segnale
StratificazioneStratificazione
84
VP connection = VC link
VC connectionVP link
Connessioni ATMConnessioni ATM
• Si possono realizzare connesioni a livello di “Canale Virtuale”(Virtual Channel) o a livello di Percorso Virtuale (Virtual Path)
85
Connessioni di VP e VCConnessioni di VP e VC
• Una Connessione di VC (VCC - Virtual Channel Connection si realizza quindi mediante la concatenazione di VC links
• Una Connessione di VP (Virtual Path Connection) si realizza mediante la concatenazione di VP links
• Le VPC/VCC possono essere di tipo:» permutate / commutate
» punto-punto / punto-multipunto» user to user / network to network
86
Connessioni di VP e VCConnessioni di VP e VC
• Una Virtual Channel Connection (VCC) è la concatenazione di virtual channel link e si estende tra due elementi di rete che terminano lo strato di adattamento
• I parametri di una VCC sono negoziati durante la fase di instaurazione
• La rete controlla il traffico su di una VCC per assicurare che siano rispettati i parametri di traffico dichiarati dall’utente (Usage parameter Control - UPC)
87
Connessioni di VP e VCConnessioni di VP e VC
• Una Virtual Path Connection (VPC) è la concatenazione di virtual path link e si estende tra due elementi di rete che elaborano i VCI (VC switch)
• Una VPC può essere stabilita sia su domanda che in modo semi-permanente
• I parametri di una VPC sono negoziati all’atto della sua instaurazione
88
I VP (virtual path) appartententi a diversi Cammini Virtuali sono multiplati sul collegamento fisico
I VC (virtual channel) appartenenti a differenti connessioni di tipo Canale Virtuale sono multiplati nei VP
Virtual Path e Virtual CircuitVirtual Path e Virtual Circuit
Transmission path
VPVC VPx
VC
VC
VC = Virtual Channel VP = Virtual Path
VC1VC2VC3
VC1VC2VC3
VC1VC2VC3
VP
VP
VPy
VPz
89
Connessioni commutate• attivate automaticamente mediante la segnalazione (Control Plane)
• molto variabili nel tempo• in genere associate al livello VC
• commutatore ATM = ATM switch
Connessioni permutate (semi-permanenti)• configurate dal gestore attraverso le funzioni di gestione
(Management Plane)• poco o per nulla variabili nel tempo
• in genere associate al livello VP
• permutatore ATM = ATM cross-connect
Connessioni commutate e permutateConnessioni commutate e permutate
90
VPs e VCsVPs e VCs
• Vantaggi del concetto di VP» Architettura di rete semplificata
» le funzioni di trasporto sono separate in due insiemi distinti» Prestazioni migliori
» la rete può trattare entità aggregate» Minore set-up time delle connessioni
» una volta instaurato un VP, le connessioni nel suo ambito non richiedono elaborazione nei nodi intermedi
» Servizi di rete avanzati» VPN, close user group
91
VPC1
VPC2VPC3
Rete ATM
VC SwitchLocale VC Switch
Locale
VC SwitchLocale
VC SwitchLocale
VPC e “rete virtuale”VPC e “rete virtuale”
92
ATM Network
Rete logica
Rete fisica
VPC e “rete virtuale”VPC e “rete virtuale”
93
• Architettura dell’ATM» Dalla N-ISDN alla (mai realizzata) B-ISDN» ATM: requisiti, cenni “storici”, modo di trasferimento
» Protocol reference Model
» Lo strato fisico» Lo strato ATM» Lo strato AAL
• Classi di servizio e qualità di servizio
Dove siamo ?Dove siamo ?
94
Funzioni dello strato di adattamentoFunzioni dello strato di adattamento
• Lo strato di adattamento (AAL) ha lo scopo di adattare il servizio offerto dallo strato ATM alle caratteristiche specifiche delle applicazioni e consente (se necessario) di realizzare le funzionalità
» gestione degli errori di trasmissione
» segmentazione e ricostruzione» gestione di eventi di perdita e/o duplicazione » controlo di flusso e di temporizzazione
• Lo strato di adattamento è suddiviso in due sottostrati:» Segmenting and Reassembly sublayer (SAR)
» Convergence Sublayer (CS)
• Il sottostrato SAR esegue» lato trasmissione: la segmentazione delle unità di dati offerte dagli strati
superiori in parti compatibili con il formato della cella» lato ricezione: la ricostruzione dell’unità di dati originale
• Il sottostrato CS dipende dal particolare tipo di servizio e definisce i servizi offerti agli strati superiori
95
STRATO AALSTRATO AAL
• Per rendere limitato il numero di protocolli di strato AAL, i servizi sono classificati in base a:
» relazione temporale tra sorgente e destinazione (servizi isocroni e non isocroni);
» caratteristiche di emissione della sorgente (CBR o VBR);» servizio di trasferimento (orientato alla connessione o senza
connessione)
• Le classi di protocolli di AAL sono quattro» Classe A
» Classe B» Classe C» Classe D
96
STRATO AALSTRATO AAL
• CLASSE A» fornisce un servizio di trasporto del tipo ad emulazione della
commutazione di circuito ed è adatta per servizi isocroni e CBR
• CLASSE B» servizi VBR sia video che audio
• CLASSE C» servizi dati orientati alla connessione
• CLASSE D» servizi dati senza connessione
97
AAL Protocol
Connectionmode
Bit rate
Timingrelation
Type 1 Type 2 Type 3/4 o 5 Type 3/4 o 5
Orientati alla connessioneSenza
connessione
CBR VBR
Servizi Isocroni Servizi Non Isocroni
Classe A Classe B Classe C Classe D
STRATO AALSTRATO AAL
98
AAL 5AAL 5
• Inizialmente si era definito un livello AAL molto complesso per il trasferimento di applicazioni dati, detto AAL 3/4
• AAL5 viene introdotto come semplificazione• L’AAL 5 non supporta la funzione di multiplazione che era
prevista in AAL 3/4
99
SAR-PDU payload
48 byte
AAL 5AAL 5
• Formato della SAR-PDU dell’AAL 5» tutti i 48 byte sono utilizzati per il trasferimento di bit relativi alla
CPCS-PDU
» il sottostrato SAR non introduce overhead» la funzione di riconoscimento della fine di una CPCS-PDU è
demandata al bit AAU del campo PT (Payload Type) dello strato ATM
» AUU=1 ultima cella della CPCS-PDU» AUU=0 prima cella o cella intermedia
100
UU Length CRCCPCS-PDU payload
CPCS-PDU trailer
CPCS-PDU
CPIPAD
0-47
ottetti
8 bit 16 bit8 bit 32 bit
AAL 5 CSAAL 5 CS
• Formato della CPCS-PDU
101
AAL 5 CSAAL 5 CS
• UU : CPCS user to user information (8 bit)» trasporta trasparentemente informazioni d’utente
• CPI : common part indicator (8 bit)» è usato per interpretare i rimanenti campi della CPCS-PDU
• Length (16 bit)» lunghezza del payload della CPCS-PDU
• CRC : cyclic redundancy check (32 bit)• PAD
» impone che la lunghezza della CPCS-PDU sia un multiplo di 48 ottetti
102
• Architettura dell’ATM» Dalla N-ISDN alla (mai realizzata) B-ISDN» ATM: requisiti, cenni “storici”, modo di trasferimento
» Protocol reference Model
» Lo strato fisico» Lo strato ATM» Lo strato AAL
• Classi di servizio e qualità di servizio
Dove siamo ?Dove siamo ?
103
Servizi di trasporto a livello ATMServizi di trasporto a livello ATM
Nella fase di set-up, il servizio di trasporto relativo alla connessione viene
contrattato sulla base di un “Contratto di Traffico”
(Traffic Contract) composto dalle indicazioni circa:
• La categorie di servizio (ATM Transfer Capability,ATC, in ITU - ATM Service
Class in ATM Froum)
» la tipologia di servizio richiesta
• Descrittore di traffico della connessione (Traffic Descriptor)
» Descrittore di traffico della sorgente (=parametri di emissione)
» Tolleranze (di solito non contrattate)
» Definizione di conformità (quale algoritmo è utilizzato per verificare la conformità del traffico effettivo ai parametri dichiarati
• I requisiti di Qualità del Servizio (QoS)
104
Gestione del trafficoGestione del traffico
• Il problema della gestione del traffico è molto importante nelle reti ATM in quanto:
» il traffico trasportato può essere di natura eterogenea (audio, video, dati, ecc.)
» l’utente può richiedere alla rete servizi di trasporto a qualità (QoS) garantita e servizi di tipo best-effort
• Obiettivi» garantire all’utenza la QoS concordata» ottimizzare l’utilizzo delle risorse di rete (banda, buffer, ecc.)
» minimizzare la complessità degli apparati d’utente
105
Gestione del traffico Gestione del traffico
• Nella fase di set-up della connessione l’utente stipula con la rete un contratto di traffico (Traffic Contract) costituito da:
» Traffic Descriptor: insieme di parametri che definiscono le caratteristiche del traffico che sarà generato dalla sorgente
» Requested QoS: insieme di parametri che definiscono le prestazioni che ci si attende siano garantite dalla rete
» Conformance Definition: definizione della regola da utilizzare per stabilire quali celle siano conformi al Traffic Contract. ATM Forum raccomanda l’algoritmo GCRA (Generic Cell Rate Algorithm)
• Le risorse di rete vengono allocate in modo da realizzare le prestazioni richieste fintanto che il traffico generato è conforme al Traffic Contract
106
Parametri di trafficoParametri di traffico
• I parametri di traffico attualmente definiti nella specifica UNI 4.0 sono i seguenti:
» Peak Cell Rate (PCR): banda di picco (in celle/s)
» Cell Delay Variation Tollerance (CDVT): variazione tollerata rispetto al
tempo minimo di interarrivo previsto considerando 1/PCR
» Sustainable Cell Rate (SCR): banda media (in celle/s)
» Maximum Burst Size (MBS): lunghezza massima di un burst trasmesso
con un cell-rate superiore a SCR
» Minimum Cell Rate (MCR): banda minima (in celle/s) che la rete deve
garantire per tutta la durata della connessione
107
Descrittori di trafficoDescrittori di traffico
• PCR: Peak Cell Rate = 1/TPCR
• SCR: Sustainable Cell Rate = 1/TSCR
• MBS: Maximum Burst Size
Descrittore di traffico della
connessione
Descrittore di traffico
della sorgente+Tolleranze
=
• CDVT: Cell Delay
Variation Tolerance
time
time
TPCR MBS
TSCR
+ Conformance
definition
108
Parametri di QoSParametri di QoS
• I parametri di QoS attualmente definiti nella specifica UNI 4.0 sono i seguenti:
» peak-to-peak Cell Delay Variation (peak-to-peak CDV): massima variazione tollerata per il tempo di trasferimento delle celle
» Maximum Cell Transfer Delay (max CTD): massimo tempo di trasferimento tollerato per le celle trasmesse sulla connessione
» Cell Loss Ratio (CLR): massimo tasso di perdita tollerato sulla connessione
109
Parametri di QoSParametri di QoS
• MaxCTD: Maximum Cell Transfer Delay
• Peak-to-peak CDV: Cell Delay Variation
• CLR: Cell Loss Ratio
• CER: Cell Error Ratio (Non Negoziabile)
�ATM Forum - Traffic Management Specification 4.1
α = 10-8
110
Cell Delay VariationCell Delay Variation
Network
Buffer diequalizzazione
A B C
A
B
C
111
QoS: approccio ATM ForumQoS: approccio ATM Forum
• ATM Forum lascia libertà ai gestori di rete di definire le classi di QoS
offerte
• L’utente richiede specifici valori di MaxCDT, CDV e CLR
• Sulla base di tali valori il gestore decide la classe di QoS che può
supportare la QoS richiesta
112
Classi di servizioClassi di servizio
• Nella fase di set-up della connessione l’utente può specificare i parametri di traffico e di QoS rispettando i vincoli imposti dalle classi di servizio previste dal gestore della rete
• Le classi di servizio attualmente definite per ATM (specifica ATM Forum UNI 4.0) sono:
» Constant Bit Rate (CBR)» real time Variable Bit Rate (rt-VBR)» non real time Variable Bit Rate (nrt-VBR)
» Unspecified Bit Rate (UBR)» Available Bit Rate (ABR)
113
Classi di servizioClassi di servizio
Attributo Classe di servizio a livello ATM
CBR rt-VBR nrt-VBR UBR ABR
Parametri di traffico:
PCR e CDVT SI SI SI
SCR e MBS - SI -
MCR - - SI
Parametri di QoS:
peak-to-peak CDV SI NO
max CTD SI NO
CLR SI NO
Altri attributi:
Feedback NO SI
SI
114
Classi di servizio: CBRClassi di servizio: CBR
• Una connessione con classe di servizio CBR mette a disposizione una banda garantita (definita dal parametro PCR) per tutto il suo tempo di vita
• È adatta al trasferimento affidabile di traffico real-time in quanto la rete offre prestazioni garantite in termini di CDV, max CTD e CLR
• Applicazioni:» trasmissione di traffico a bit-rate costante pari al PCR (es. circuit
emulation)» trasmissione di traffico a bit-rate variabile con banda di picco
inferiore a quella allocata (sfruttamento non ottimale delle risorse)
115
Classi di servizio: rt-VBRClassi di servizio: rt-VBR
• Pensata esplicitamente per applicazioni real-time che generano traffico a bit-rate variabile cioè che necessitano di ritardi contenuti ed il più possibile costanti.
• La sorgente deve comunicare le caratteristiche del traffico generato in termini di PCR, SCR e MBS.
• La rete offre una QoS garantita con riferimento a:» tempo di trasferimento a destinazione (max CTD)» tasso di perdita sulla connessione (CLR)
• Consente la multiplazione statistica di più flussi informativi.
• Applicazioni:» trasferimento di audio e video interattivi su ATM (es. MPEG2 su ATM)
116
Classi di servizio: nrt-VBRClassi di servizio: nrt-VBR
• Pensata esplicitamente per applicazioni non real-time che generano un traffico di tipo bursty
• La sorgente deve comunicare le caratteristiche del traffico generato in termini di PCR, SCR e MBS
• La rete offre una QoS garantita con riferimento al:» tasso di perdita sulla connessione (CLR)
• Non viene garantita alcuna prestazione con riferimento al tempo di trasferimento
• Applicazioni:» trasferimento di traffico dati a bit-rate variabile (es. traffico generato
da WWW)
117
Classi di servizio: UBRClassi di servizio: UBR
• Una connessione UBR offre un servizio di trasporto dati di tipo best-effort
• La sorgente può trasmettere un flusso di celle a bit-rate variabile fino ad una valore massimo specificato e pari al PCR
• La rete non garantisce alcuna prestazione con riferimento al tasso di perdita ed al tempo di trasferimento delle celle
• Applicazioni:» Trasporto su ATM del traffico dati generato dai protocolli attualmente
utilizzati in ambito di rete locale (es. IP)
118
Classi di servizio: ABRClassi di servizio: ABR
• La classe di servizio ABR offre un servizio di tipo best-effort in grado di sfruttare in modo più efficiente le risorse di rete
• Esiste un meccanismo di controllo di flusso mediante il quale la rete può sollecitare la sorgente a:
» ridurre il bit-rate trasmesso in caso di congestione
» incrementare il bit-rate trasmesso (fino ad un valore massimo pari al PCR) se vi sono risorse disponibili
• Nella fase di set-up della connessione può essere specificata anche la banda minima che si vuole sia garantita dalla rete (MCR)
• Applicazioni:» trasporto su ATM dei protocolli (es. IP) attualmente utilizzati sulle reti
locali di tipo tradizionale (es. Ethernet)
119
ABR: celle di RMABR: celle di RM
sorgente destinazione
Forward RM Data Cell
Backward RM
RM: Resource Management
120
ABR: comportamento di uno switchABR: comportamento di uno switch
• Uno switch ATM che supporta ABR deve implementare uno dei seguenti meccanismi:
» EFCI marking
» pone ad 1 la flag di EFCI nell’intestazione della cella ATM» Relative Rate Marking
» pone ad 1 la flag di CI (Congestion Indication) o NI (No Increase) nelle celle di RM
» Explicit Rate Marking» riduce il campo ER (Explicit Rate) nelle celle di RM
121
Forward
Backward
EFCI Set EFCI Set
RM
data cells
ABR: EFCI ModeABR: EFCI Mode
• EFCI Marking» Uno switch, se in congestione, pone ad 1 la flag di EFCI nelle celle
dati dirette al terminale di destinazione
» Il terminale di destinazione notifica alla sorgente lo stato di congestione attraverso le celle di RM
sorgente destinazione
122
Forward
Backward
RM
RM RM RM RM
ABR: Relative Rate ModeABR: Relative Rate Mode
• Relative Rate marking» Uno switch, se in congestione, pone ad 1 la flag di CI (Congestion
Indication) o NI (No Increase) nelle celle di RM
sorgente destinazione
123
Forward
Backward
RM
RM RM RM RM
ABR: Explicit Rate ModeABR: Explicit Rate Mode
• Explicit Rate marking» Uno switch indica esplicitamente la banda disponibile
sorgente destinazione
124
ABR: comportamento di un terminaleABR: comportamento di un terminale
ACR = Allowed Cell RateICR = Initial Cell Rate