INDÍCE: 1. Capitulo 1 Técnicas de conmutación 1.1 Perspectiva histórica. 1.2 Evolución de las telecomunicaciones. 2. Capitulo 2 Relés de células. 2.1 Principios. 2.2 Funciones de la capa ATM. 2.3 Funciones de la capa física. 2.4 Funciones de la capa de adaptación AAL 2.5 Flujo de mantenimiento. 2.6 Prestaciones de los relés de células. 3. Capitulo 3 Conmutadores ATM 3.1 Introducción. 3.2 Funciones de un conmutador ATM 3.3 Tipos de medios de conmutación. 4. Capitulo 4 ATM y redes locales. 4.1 Evolución de las redes locales. 4.2 Cableado de empresa. 4.3 Emulación de redes locales de empresa. 4.4 Concentrador evolucionado. CAPÍTULO 1:TÉCNICAS DE CONMUTACIÓN 1.1. Perspectiva histórica. Las necesidades de tecnología de la red de alto caudal proceden de los considerables progresos registrados en el mundo de la informática, debido a: • El paso del texto a la imagen en materia de visualización. • La distribución de la potencia de tratamiento y de almacenaje de la información.

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Estas dos transiciones implican unos caudales importantes. un modo sencillo de estimar las necesidades de capacidad de comunicación consiste en correlacionar dos leyes empíricas: La potencia de tratamiento expresado en millones de instrucciones por segundo (MIPS) se duplica cada dos años (ley de Joy). Cuantifica de 0.1 a 1 Mbit/s la capacidad de comunicación por cada MIPS (ley de Ruge). Como la capacidad media necesaria es en gran medida menor a las capacidades de las redes actuales en la decada de los 80 se realizaron unos tabajos para mejorar la red y ese consenso de trabajos han conducido al modo de transferencia ATM. Las investigaciones que llegaron a estas conclusiones son: Técnica ATD(Asynchronous Time Division) Esta técnica utilizaba unos paquetes muy cortos y de talla fija, con una cabecera limitada a tres octetos,vhinculado una etiqueta para un encanamiento de tipo circuito virtual. la corta talla de los paquetes asegura, como en el caso de la conmutación de circuitos, un retraso moderado y relativamente constante que permite, por ejemplo, el transporte de señales vocales son la añadidura de anuladores de eco. Técnica FPS (Fast Packet Switching) Estan basados en paquetes cortos (alrededor de 100 octetos) de talla fija (Bellcore) o variable. una cabecera bastante importente (del oreden de 5 octetos) incluye además de la etiqueta, elementos binarios que permiten distinguir varios niveles de prioridad. las prestaciones que se pretendía conseguir necesitaban simplificar los protocolos tradicionales existentes en conmutación por paquetes y realizar las funciones de conmutación por medios materiales. A continuación explicaremos las dos técnicas de conmutación que ATM usa: Conmutación de circuitos;la técnica denominada "espacial" consiste en conectar físicamente, para toda la duración de una comunicación, un puerto de entrada de un conmutador y un puerto de salida (telefónica). Esta técnica introduce un retraso constante y muy débil, ya que el conmutador no lleva a cabo ningún almacenamiento de información. La conmutación temporal síncrona utiliza intervalos de tiempo asignados a las vías a conmutar. Funciona con soportes multiplexados en el tiempo y según una estructura de trama fija. La información correspondiente a un intervalo de tiempo de un multiplex de entrada se almacena temporalmente, para ser después restituida regularmente hacia un o varios multiplex de salida, en una trma equivalente, pero en un intervalo de tiempo diferente elegido por el conmutador. La correspondencia entre los intervalos de tiempo de estos multiplex, que realiza la conmutación entre vías de entrada y de salida, es independiente de la utilización, sino únicamente de las características del sistema de multiplexado utilizado (caudal, estructura de trama). Conmutación por paquetes; aquí tenemos una conmutación temporal asíncrona: los paquetes constituidos por bloques de datos acompañados de un apuntador situado en la cabecera, son recibidos en las conexiones de entrada al conmutador con un caudal que no depende más que de la fuente. Cada paquete es almacenado y luego presentado sobre una conexión de salida determinado por la información de encaminamiento que se encuentra en una tabla, y cuyo acceso depende del valor que sufre el paquete, es variable del hecho del reparto estadístico de los recursos. Un servicio de datagramas está caracterizado por el hecho de que los paquetes son conmutados independientemente los unos de los otros, según su dirección explícita de destino y no es necesario efectuar ningún marcaje previo. Por el contrario, en el caso de un servicio de tipo "vía lógica", y para el que debe 2

asegurarse que los paquetes se mantengan en secuencia, la técnica utilizada consiste en hacer seguir el mismo camino a los paquetes de una conexión dada, identificada por una concatenación de apuntadores. De hecho, en una red compleja y entre una entrada y una salida dadas, existen varios caminos posibles. La función de conmutación es llevada a cabo, generalmente, por unos programas y sistemas de programación. Otras fundiones como el control de flujo o las reanudaciones en caso de error, puede ser aseguradas por el mismo procesadoro, por el contrario, descentralizadas en el acceso. Las prestaciones habituales son de algunos millares de paquetes conmutados por segundo, con un flujo compuesto global de algunos Mbit/s: el retraso introducio es del orden de 10 o 100 ms. CONMUTACIÓN RÁPIDA DE PAQUETES los trabajos de las dos corrientes de investigación descritas anteriormente presentan una características comunes: El acceso a la red soporta todo tipo de tráficos. El modo de transferencia al acceso es flexible y permite una asignación dinámica de la banda pasante. El multiplexado estadístico de las conexiones digitales de alto caudal, les va bien a los tráficos esporádicos. Una transferencia asíncrona está particularmente adaptada a la codificación de caudal variable. El modo de transferencia es único.la universalidad del modo de transferencia propuesto constituye una gran ventaja. PAPEL DEL CCITT En junio de 1985, en el marco del grupo de estudio XVII del CCITT, se constituyó un equipo, Broadband Task Group (BBTG) encargado de cubrir los aspectos peculiares del acoplamiento mutuo (interfaz) del usuario del RSDI de banda ancha.De cara a una normalización internacional existían dos proposiciones: Un enfoque síncrono, denominado STM (Synchronous Transfer Mode), basado en una conmutación rápida de circuitos. Un enfoque asíncrono, precozinado a la vez por los defensores de la técnica ATD y los del FPS El CCITT la ha denominado ATM (Asynchronous Transfer Mode), ya que la talla de los paquetes no se detuvo (llamados células). el enfoque atm no necesita un sistema de transmisión tramado, la conexión queda identificada por la etiqueta (label) contenida en la cabecera de la célula. muchas conxiones pueden ser así multiplexadas en el tiempo, sobre una conexión calificada de labelled multiplex. un mecanismo de auntoenfoque de células permite la utilización de los soportes no tramados: se habla de sistemas ATM puro que hoy en día se denominan como sistemas orientados a la célula. EL COMPROMISO ATM El modo de transferencia atm, que constituye el resultado de los estudios citado previamente, reúne las ventajas de las técnicas anteriores (conmutación de circuitos y conmutación de paquetes). Del modo circuito, aprovecha las ventajas siguientes: La carga útil de la célula es transportada por la red de un manera totalmente transparente. 3

Esta carga útil tiene un longitud fija. La carga útil es corta y esta característica autoriza la emulación del circuito al mismo tiempo que garantiza un movimiento compatible con las exigencias impuestas por la transmisión de la voz o de las imagenes animadas. • Del modo paquete se derivan otras ventajas: La fuente y la red no están unidas por la necesidad de emitir o de recibir una cantidad de información en sincronía con una trama y durante un intervalo de tiempo afectado por la conexión considerada. el intercambio con la red es asíncrono y la fuente dirige, por si misma, su flujo dentro de los limites de un contrato definido al principio de la comunicación. A fin de optimizar las conexiones de la red, es posible efectuar un multiplexado estadístico de las conexiones. La utilización de un encaminamiento por etiqueta abre el campo a múltiples posibilidades. 1.2.−EVOLUCION DE LAS TELECOMUNICACIONES Si el concepto de atm se ha podido concretar y obtener el consentimiento de la mayoría, es porque tiene sus raíces en el corazon de una evolución general del entorno de las telecomunicaciones. su elección no constituye un trastorno, sino más bien una integración del progreso en las técnicas existentes, ello ha de permitir, conel tiempo , unificar el modo de transferencia utilizado por el conjunto de equipos que participan en el soporte de la comunicación. El crecimiento de la demanda en el dominio de la comunicaciones profesioneles dha desembocado en dos tipos de redEs: • las redes públicas dedicadas. • las redes privadas de empresa, construidas sobre enlaces especializados. APORTACIONES TECNOLOGICAS La introducción de la fibra óptica en la infraestructura de las redes públicas y privads se esta generalizando. ello permite que las estaciones de trabajo interconectadas funciones a distancia con tiempos de respuesta muy cortos, con los mismo flujos y con la misma calidad que en un canal de ordenador. Otro aspecto importante reside en la generalización de la técnicas digitales, tanto en el mucdo del transporte con en el del tratamiento y almacenaje de la información. asociados con los avances tecnológicos en el dominio de los circuitos integrados de muy alta densidad, las memorias y los procesadores de señales, estas técnicas permiten realizar progresos importante, hablando en términos de funciones y coste. además la técnicas digitales hacen ahora posible una conmutación rápida por paquetes, realizada por los componentes materiales, siempre que sea bastante sencilla y no tome en cuenta más que unas pocos opciones. APLICACIONES PROYECTADAS La red del mañana tendra que soportar las aplicaciones que conocemos hoy en día, las que tenemos prouectadas e incluso aquellas que ni siquiera podemos imaginar ahora. En el mundo de los negocios se apunta esencialmente a dar a todos los usuarios las misma posibilidades de comunicación. En el dominio de las aplicaciones profesionelas, existen necesidades específicas y esperan el despliegue de 4

redes apropiadas, para ser plenamente accesibles a larga distancia. En el dominio domestico las aplicacioens hacia las que se apunta se centran principalmente en el entretemiento y la divesión entre otras:, la imagen televisual y por lo que respecta a esta última aplicación, habrá que proporcionar los medios de poder consultar una lista de películas y también premitir efectuar a distancia la operaciones clásicas de un magnetoscopio local. Esto es lo que explica que, dentro de un entorno competitivo en evolución y con la obligación de encontar nuevos ingresos, los operadores tiendan ante todo al mercado profesional, principalmente a la interconexión de las redes locales de empresa. de forma paradójica, la instalación de una red de alto caudal basada en la conmutación rápida por paquetes rechaza el valor añadido a la periferia de esta red. Por lo que concierne a las aplicaciones proyectadas, tanto en el dominio profesional con en el residencial, es necesaria la presencia de arterias digitales con gran capacidad, tanto lpara sostener el caudal importante generado por las fuentes de información como para garantizar un tiempo de respuesta satisfactorio. EXIGENCIA A CUMPLIMENTAR El objetivo es definir un mode de transferencia único, aún es necesario que este ueda satisfacer todas las exigencias impuestas por las aplicaciones antes descritas. no es posibles establecer una jerarquia entre estas exigencias, todas son críticas por igual y su importancia relativa no está relacionada mas que con la aplicación. Tiempo real la transmisión de la voz constituye, conel video, el ejemplo mas común de una aplicación con exigencias de tiempo real. la tecnica de conmutación de circuitos proporciona de una manera clásica, un servicio isócrono que responde a estas exigencias. no obstante, una emulación de un circuito es concebible por medio de una técnica de tipo paquete siempre que el retraso global y sus variaciones sean limitadas o. la utilización de paquetes cortos y de talla fija es favorable a un enfoque de esta clase. Caudal una red multiservicio debe soportar una gran variedad de caudales; además estos puede ser muy esporádicos o no simetricos. por otra parte, no es posible conectar de una vez para simpre todas las características de un servicio dado y el caudal correspondiente. este ultimo evoluciona en el tiempo, teniendo en cuenta los progresos realizados en el dominio de los algoritmos de compresión y gracias a la disponibilidad de procesadores de señal muy eficaces. la flexibilidad de adaptación a toda clase de caudales es necesarioa en una red multiservicio a fin de asegurar su pernnidad. Calidad de servicio la calidad de servicio requerida varía segun las aplicaciones. algunas de ellas son más tolerantes que otras de cara a las perturvaciones sufridas por la información. un modo de tranferencia común debe por tanto acomodarse razonablemente a esta variedad es necesario insetar una funcion de adaptación cerca de la aplicación y que sea capaz de compensar las imperfecciones de la red. CAPITULO 2 RELES DE CÉLULAS 2.1.−PRINCIPIOS El ATM es una tecnica de conmutación y de multiplexado y ciertamente de transmisión. constituye una variante de la conmutacion por paquetes, en tanto que no pone en juego más que paquetes cortos y de longitud fija, denominados células. el tratamiento que un conmutador atm le da a una célula se limita al análisis de una etiqueta (parte de la cabecera, similar a un número de vía lógica) de un modo tal que encamina esa célula hacia la cola de salida apropiada. las funciones más complejas, como el tratamieento de errores o el control de flujo, no se llevan a cabo en la red atm, sino que se dejan a cargo de los sistemas usuario. su flexibilidad permite al modo de transferencia atm, integrar todos los servicios sobre un acceso común a un red única. 5

La conmutación de células se inserta entre las funciones de transmisión y las que conciernen a la adaptación a las características de los flujos de información transportados por estas células. esto conduce a un modelo arquitectural de tres capas: • la capa atm, a cargo del multiplexado y de la conmutacion de las células. • la capa física, que aegura la adaptación al entorno de transmisión. • la capa AAL(ATM Adaptation Layer), que adapta los flujos de información a la estructura de las células. Estas tres capas vas a ser abordadas a partir del centro (la célula) para después extenderse al entorno de la transmisión y terminar por la adaptación a los flujos de información. 2.2.−FUNCIONES DE LA CAPA ATM La célula tiene una longitud de 53 octetos y contiene dos campos principales: La cabecera, 5 octetos, cuyo papel principal es identificar las células pertenecientes a una misma conexión y permitir su encaminamiento. El campo de informacion 48 octetos, correspondiente a la carga útil. La cabecera de la célula atm utilizada en la interfaz entre el usuario y la red comporta los campos siguientes: Un campo de control de flujo (GFC, Generic Flow Control), encargado de ajustar las prioridades y las contenciones de acceso entre varios terminales. el protocolo asociado a este campo esta en curso de normalización. este campo es puesto a cero por la configuración llamada punto a punto. Tres bits (PTI, Payload Type Identification) consagrados a la descripción del tipo de carga útil. en el primer caso, los dos bits últimos proporcionan una indicación de congestión, así como el tipo de unidad de los datos cuya interpretación depende de las capa superiores. Un bit clp (Cell Loss Priority), interviene en los mecanismos de protección contra la congestión. Un octeto para la detección de errores y la corrección de un error simple contenido en la cabecera (HEC, Header Error Control). la gestion de este octeto, de competencia de la capa física. PRINCIPIO DE ENCAMINAMIENTO DE LAS CÉLULAS ATM esta orientado a la conexión, las tablas de encaminamiento son necesarias en los conmutadores de la red. cada célula es situada en su camino por los conmutadores intermediarios que asocian a su identificador con un destino. este identificador se compone de dos campos: Un identificador de grupo o haz virtual (VPI, Virtual Path Identifier) Un identificador de elemento dentro del grupo, o vía virtual (VCI, Virtual Channel Identifier) El conjunto formado por vpi y vci es equivalente a un circuito virtual de conmutación por paquetes o a un enlace virtual del relé de tramas. la noción del haz virtual permite al gestionador de la res, organizar y dirigir sus recursos de transmisión por medio de enlacer virtuales permanentes o semi permanentes. la jerarquización de los identificadores permite desarrollar dos tipos de conmutadores: los conmutadore atm de hacer virtuales, atm ddc (ATM digital cross connects), que no utilizan otra cosa que 6

el identificador de haz virtual para hacer porgresar la información a lo largo de una ruta. son controlados por los órganos de gestión de red. Los conmutadores atm de vías virtuales que toman en cuenta a los dos identificadores. se trata de conmuitadores de conexión controlados, llamada por llamada, por los mecanismos de tratamiento de llamada. Las células son asignadas a una conexión virtual en función de la actividad de la fuente y de las disponibilidad de la red. existen dos modos de asignación a las conexiones: La asignación permanente o conexión virtual permanetnte, resultante de un contrato de servicio entre el operador de la red y el usuario. La asignación por encargo, llamada a llamada o conexión virtual conmutada, que necesita un protocolo se señalización entre la terminal del usuario y su conmutador de conexión. PROTECCIÓN CONTRA CONGESTIÓN La protección contra la congestión recurre a una serie de mecanismos que se ponen en juego en diferentes fases de la utilización de una conexión: Control de admision la primera medida preventiva consite en un control de admision de las nuevas conexiones. teniendo en cuenta las características del tráfico ofrecido, la red debe asegurarse de que dispone de los recursos necesarios para garantizar la calidad del servicio solicitado por el usuario u reservar estos recursos durante toda la duraciónde la conexión: Si la calidad del servicio requerido es muy exiente, la banda pasante que debe reservarse debe corresponder al caudal máximo de la fuente para asegura el encaminamiento hacia su destino. Si la calidad de servicio más tolerante en cuanto a términos de variación de plazo y de pérdida de informacion, la red puede tener en cuenta los efectos estadísticos y no reservar para esta nueva conexión, más que la banda pasante correspondiente a un caudal previsto. Espaciado y control del caudal una vez que se ha establecido la conexión, la fuente pone en marcha un mecanismo de espaciamiento (source sheping) en la emisión de su información, de forma que respete su contrato de acceso. tambien se coloca un control de cuadal (rate policing) que en cada conexión se combinan las funciones siguientes: Una medida de cudal ofrecido, que utiliza habitualmente leaky bucket, cuyos parámetros dependen de la calidad del servicio asociado a la conexión Un control, que permite eliminar las células en exceso con respecto al contrato, o hacerles perder categoría en cuanto a nivel de prioridad(violation tagging) Un espaciado (spacing) efectuado sobre las células antes de su inyección den la red, que depende de la banda pasante reservada para esa conexión. Notificación de congestión puede producirse un estado de congestión en cualquier conmutador, resultante de la acumulación estadística de las ráfagas de células correspondientes a conexiones diferentes. este estado de congestión se detecta gracias a un desbordamiento de umbral en las colas del conmutador. Desviación si el estado de congestión persiste o empeora, el único recurso que le queda a la red es el de eliminar las células. esta operación se lleva a cabo en dos etapas: a partir de un cierot unbral de atasco, 7

únicamente las células en las que el bil clp = 1 autoriza su rechazo, son destruidas por el conmutador que constata este atasco, más allá de otro umbral, todas las células en exceso son destruidas. MULTIPLEXADO DE LOS FLUJOS DE INFORMACIÓN El relé de células no es únicamente una técnica de conmutación si no tambien una técnica de multiplexado. Las células son generadas por encargo, en función del caudal de la fuente. las informaciones son previamente ajustadas a la talla de la carga útil y se le añade la cabecera adecuada a la conexión.esta creación de células sigue únicamente los dictados del flujo propio de la fuente, sin estar reladcionada a las caracterísitcas del medio subyacente. este es el motivo de que esta tecnología lleve el nombre de transferencia asíncrona. El multiplexado de las células emitidas por fuentes diferentes que comparten el mismo enlace de acceso es similar al multiplexado de paquetes pertenecientes a circuitos virtuales diferentes, en el caso de conmutación de paquetes. esta oleada discontinua de células se transmite a la capa física. 2.3.−FUNCIONES DE LA CAPA FÍSICA Debido a la estructuración en capas funcionales, las exigencias impuestas a la capa física son muy limitadas. el flujo de células generado por la capa ATM puede en la práctica, ser transportado en la carga útil de cualquier sistema de transmisión digital, lo que le proporciona la posibilidad de adaptarse a los sistemas de transmisión actuales y futuros. La capa física proporciona principalmente las funciones siguientes: La subcapa de convergencia, que se cuida de la adaptación del flujo, de la protección de la cabecera, de la delimitación de las células, y de la adaptación a la estructura del soporte físico. La subcapa de medio físicos, encargada de las funciones de codificación, descodificación, perturbación y adaptación al soporte. ADAPTACIÓN DEL CAUDAL El caudal correspondiente al flujo de células multiplexadas ofrecido por la capa atm a la capa física, no es en general igual al caudal útil de la conexión física del enlace de acceso. es necesaria una adaptación del caudal, denominada atasco o justificación. las diferentes realizaciones de esta adaptación pueden ser reagrupadas en tres técnicas: Para generar un flujo continuo de células, el relleno deber ser realizado por inserción de células vacías. en el caso de un sistema de transmisión tramado, el flujo resultante corresponde a la carga útil de la conexión de transmisión. este método ha sido retenido por el CCITT para el RSDI de banda ancha. A la inversa, el flujo de células puede seguir siendo discontinuo; este tipo de flujo se encuentra principalmente en las redes locales ATM. como el intervalo de tiempo entre células puede ser cualquiera, es posible insertar unos caracteres de rellenos (idle) para adaptar el flujo. Una combinación de ambos métodos consiste en reagrupar un número constante de células en bloques, que estarán eventualmente completados por células vacías.el complemento de flujo entre ñestos bloques puede utilizar un número variable de octetos de atasco. PROTECCIÓN DE LA CABECERA POR MEDIO DEL HEC

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VPI yVCI conviene portegerlo ya que en el caso de error el sistema de encaminamiento se hace imposibles. esto se consigue con el HEC. tanto de errores agrupados como aislados, si el error sobrepasa la capacidad de correción del campo HEC, la célula es destruida. Por lo que respecta a este mecanismo de protección de la cabecera, el receptor dispone de un modo correción y un modo detección: en modo corrección, lo que constituyle el modo normal de funcionamiento, las células donde el HEC no presenta ningún síndrome de error son pasadas a las capas superiores; las células en que el HEC presenta un síndrome de error simple son pasadas, después de la correción de la cabecera errónea, mientras que las que presentan un síndrome de errores múltiples son destruidas. La detección de un HEC inválido trae aparejado el paso al modo de detección, en el cual se destruyen todas las células con HEC erróneo. por el contrario la detección de una células cuyo HEC es correcto, autoriza el retorno al modo de correción. DELIMITACIÓN DE LAS CÉLULAS A la recepción de las células es necesario poder identificar sus límites. esta función de encuadramiento puede llevarse a cabo de diferentes maneras, según cual sea la técnica utilizada para adaptar el flujo. Adaptación por flujo continuo de células en este caso se define una función de encuadramiento independiente del sistema de transmisión. Esta función se base en la detección del campo HEC de la cabecera de la célula. La delimitación de las células está basada en lautilización del campo HEC que sirve para proteger a los cuatro primeros octetos de la cabecera. Este método no exige ningún motivo de encuadramiento espedial ya que la utilización del campo HEC oermite un autoencuadramiento. La deteccion de los límites se obtiene al determinar el emplazamiento del octeto donde se encuentran verificadas las reglas de codificación del HEC. Otra adapatación del caudal está basada en la generación de un flujo continuo de células, la técnica de delimitación que utiliza la detección del campo HEC no es necesariamente posible. Es necesario proporcionar un motivo de encuadre para cada célula bajo la forma de octetos o de símbolos. ADAPTACIÓN A LOS SISTEMAS DE TRANSMISIÓN Una vez resueltos los problemas de adaptación del caudal y de delimitación de las células, falta pasar estos flujos digitales a los sistemas de transmisión, ya sean tramados o no. En un sistema de transmisión tramada, hay que considerar dos caso para el dibujo o proyección (mapping) de un flujo continuo de células, a la carga útil: La utilización de un soporte de transmisión síncrono (SDH). La utilización de un soporte de transmisión plesiocrono (PDH). • Adaptación a una transmisión síncrona que la cual se lleva a cabo a nivel de conducto y la adaptación a una transmisión plesiocrona , las células se reagrupan en una trma cíclica que incluye también funciones de mantenimiento. El protocolo asociado denomidado PLCP(physical layer convergence protocol) está siendo estudiado por la CCITT. • • Adaptación a una transmisión no tramada cuando el sistema es no tramado pueden utilizarse otras técnicas que se refieren a la proyección delas células sobre sistemas propios de las redes locales de empresa: transmisión atm de 100Mbit/s utilizando la codificación 4B/5B y los soportes físicos 9

desarrollados por las redes FDDI y la transmisión atm con 155,520 Mbit/s que recurre a la codificación 8B/10B y los soportes desarrollados por la norma FCS(fiber channel standard) EMBROLLO DE LAS CÉLULAS El proceso de las células permite protegerse contra las imitaciones de cabecera fortuitas o hechas de mala fe. Permite también generar las transiciones necesarias par el buen funcionamiento de los istemas de transmisión, estructurados en células. El tipo de embrollo depende del entorno de transmisión: En el caso de un sistema de transmisión estructurado en células, el embrollo se ejerce cobre el conjunto de los campos de la célula. Es de tio esclavo, en el sentido de , debe durante la fase de adquisición del encuadramiento de las células, transmitir al receptor una información de sincronización de la secuencia sudoaleatoria. En el caso de la utilización de un capa física síncrona, la perturbación no se ejerce más que sobre la carga útil y no necesita la esclavización del repector. 2.4.−FUNCIONES DE LA CAPA DE ADAPTACIÓN AAL GENERALIDADES La capa AAL está más enlazada con las aplicaciones:permite afinar la calidad del servicio ofrecido por la capa ATM, según las exigencias del servicio usuario. Pones en funcionamiento los protocolos de principio y fin, de forma que son transparentes para la capa ATM. Los diferentes servicios necesitarán capas de adaptación especializadas. Sin embargo, a fin de evitar una dispersión demasiado grande de los desarrollos, se ha efectuado un reagrupamiento de las clases de servicios alrededor de tres componentes principales, que caracterizan todos los flujos de tráfico: Su caudal, que puede ser constante o variable Su modo de conexión, que puede ser con o sin conexión Sus necesidades en materia de isocronismo, lo que puede imponer una relación estricta o ninguna relación, entre el reloj de fuente y el del receptor. En primer lugar se han definido cuatro funciones de adaptación que se derivan de combinaciones de las caracteríosticas citadas anteriormente:AAL tipo 1,AAL tipo 2, AAL de tipo3/4 y la AAL tipo 5. En estos momentos, los mecanismos de adaptación normalizados son: Relación con Temporal Caudal Conexión

continuo con AAL−1

sin variable con o sin AAL−2 AAL−3/4

AAL−5

Estas capas de adaptación están estructuradas en dos subcapas: La subcapa de segmentación y de reensamblado (SAR,segmentation and reassembly sublayer), encargada del cambio de formato entre las unidades de datos usuario y la carga útil de las células.

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La subcapa de convergencia (CS, convergence sublayer), que asegura las funciones más especificas del servicio usuario. FUNCIÓN DE ADAPTACIÓN AAL TIPO1 La función de adaptación aal tipo 1 es utilizada por las aplicaciones confuertes exigencias de isocronismo y con un cuadal constante, tales como: • señales de palabra • señales de audio de alta calidad • señales de video • emulación de circuitod de datos. • Su papel es el de permitir la recuperación del ritmo del reloj propio a la información transportada, compensar las dospersiones de tiempos de propagación inducidos por la red y gestionar la perdida o la inserción accidental de células. Tambien permite la utilización de datos estructurados en bloques y puede proporcionar medios de tratamiento de errores. • • Los campos relativos a estas funciones ocupan un octeto de la carga útil, dejando 47 octetos disponibles para la información. Incluyen un número de secuencia que permite detectar las células que faltan o que han sido insertadas por error, así como un campo de protección de esta numeración. Este último campo de descompone en dos: Un CRC sobre 3 bits para corregir los errores simples; 1 bit de paridad par, para detectar los errores dobles el campo SN se subdivide también en dos: El primer bit (CSI,convergence sublayer information) puede transportar una marca de tiempo, denominada RTS(residual time stamp) y que se utiliza para el calado del reloj del receptor. También puede utilizarse para delimitar bloques de datos; Los 3 bits siguientes vehinculan el contador que permite la numeración módulo 8, de las células. En el caso de ciertas aplicaciones de flujos continuos, es necesario restituir de forma muy precisa la información recibida y por lo tanto absorber totalmente el movimiento de células. Para ello, el receptor debe almacenar la información recibida durante un tiempo, que ha de ser por lo menos igual al tiempo de propagación, al que se añadirá el valor máximo del movimiento. Una transferencia de tipo asíncrono como el ATM no permite la esclavización del reloj de la fuente al de la red: el receptor debe pues reconstruir el reloj de la fuente. El flujo de las células puede llevar entonces a una marca de tiempor (RTS) dada por un reloj de referencia. Esta técnica tiene necesidad de una referencia común de reloj, derivada de la red de transporte subyacente. Esta marca de tiempo de 4 bits es transportada por el bit CSI de un células, sobre dos que pertenezcan a un grupo de 8 células consecutivas. En el caso de las señales de palabra o video, la utilización del método precedente, llamado SRTS (synchronous residual time stamp), no es necesaria en general y una recuperación aproximada por parte del receptor del reloj de la fuente puede obtenerse por medio de un esclavizamiento sobre el ritmo de relleno de sus memorias tampón. La tasa media de relleno en la entrada del receptor permite calar un plazo inicial de restitución de las células se acelera y sucede lo contrario en caso de disminución. La función de adaptación AAL tipo 1 permite también la transferencia de datos estructurados en bloques. El encuadramiento se hace posible gracias a la ayuda de un apuntador, que indica el emplazamiento del próximo 11

bloque. Este apuntador ocupa el primer octeto de la carga útil ( que queda limitada a 46 octetos), su presencia es manifestada por el bit CSI. Para asegurar la compatibilidad con el método SRTS descrita anteriormente el apuntador no puede estar presente más que en la células de orden par. La subca puede igualmente ocuparse del tratamiento de los errores: errores simples o múltiples en la transmisión de la carga útil de las células, pero también de las pérdidas o inserciones de células enteras, detectadas por la subcapa SAR. El modo de tratamiento y sus prestaciones dependel del tipo de servicio usuario. Una simple detección de la pérdida de una célula durante una retransmisión, no le conviene a las aplicaciones en tiempo real, ya que induciría un tiempo de respuesta no limitado. En cambio, puede contribuir a enmascarar los errores por medio de un mecanismo de interpolación de la información recibida. Este enmascaramiento es particularmente eficaz si el momoento de la emisión se lleva a cabo un entrelazamiento previo de los datos, ya que permite diluir el efecto de una pérdida de célula. Si el enmascaramiento de los errores no es suficiente para satisfacer las exigencias del servicio, es necesario recuperar la información original con la ayuda de una técnica de corrección de tipo FEC, combinada eventualmente con un mecanismo de entrelazamiento. El principio de entrelazamiento de octetos (byte interleave) está basado en una idea sencilla: si la información es transmitida en las células a medida que se va generando, la pérdida de una célula afesta, a la recepción, a 47 octetos consecutivos. Por el contrario , la información que ha de ser transmitida puede ser almacenada temporalmente en bloques de 47 veces octetosp, despueés de lo cual las células p se constituyen de la forma siguiente: la primera contiene los octetos numerados 1, p+1, 2p+1,...;la segunda los octetos de ranfo 2,p+2,2p+2... y así sucesivamente hasta llegar a la célula de orden p. Si se pierde una célula ( el receptor conoce su rango gracias a la detección de una ruptura de secuencia en la subcapa SAR) el flujo reconstituido a la recepción no se ve afectado más que a razón de 1 octeto cada octero p, lo que facilita en gran manera el mecanismo de interpolación. Conviene tener en cuenta que la primera célula entre p, se identifica por el bit CSI lo que hace que este método sea incompatible con la transferencia de datos estructurados en bloques. Si es necesario reconstruir exactamente el conjunot de octetos de origen, al mecanismo de entrelazamiento se le añade una técnica de correción repartida: en lugar de almacenar directamente 47 octeto p, se añaden octetos q a cada "línea" de octetos p generados, lo que nos lleva a un total de 47 octeto (p+q). Estos octetos q constituyen una información de redundancia, que se calcula a partir de los octetos p correspondientes. La lectura de la memoria de almacena los octetos p correspondientes. La lectura de la memoria de almacenamiento da lugar a la emisión de célula p+q, de las cuales las q son de redundancia. En la práctica, el CCITT propone la utilización de un código Reed Solomon RS (128,124) que permite el entralzamiento inverso, corregir hasta 2 octetos por "línea" de 128 octetos. Si la subcapa SAR del receptor detecta una célula perdida, proporciona una célula ficticia para reemplazarla, junto con una indicación de error: el código corrector puede entonces corregir hasta 4 células ausentes. Esta técnica tiene el inconveniente de introducir un retarso de células p+q, tanto en la recepción como en la emisión. Este retraso es tanto más molesto cuanto más debil es el flujo: Hay otros métodos que son factibles. Por ejemplo, es posible emitir, sin entralazamiento, un bloque de células p de 47 octetos, seguido de una célula de redundancia en que cada bir indica la paridad de los bits homólogos en las células p. Esta técnica permite la corrección de una célula perdida por bloque ( y de la que el ranfo viene dado por la subcapa SAR). FUNCIÓN DE ADAPTACIÓN AAL TIPO2 El papel de esta función de adaptación es similar al de la función AAL tipo 1, por lo que respecta a la 12

recuperación del reloj, la compensación del movimiento de células y la gestión de la pérdida o de la inserción de células. Los campos correspondientes a estas funciones son sin embargo diferentes, para adaptarse a la transmisión de unidades de datos de longitud variable. Ocupan 3 octetos, dejando 45 octetos para la información. Nos encontramos con un número de secuencia de 4 bits, una información (IT) que describe el tipo de célula, el número de octetos significativos en el caso de una células particularmente llena (LI) así como un código CRC sobre 10 bits, que permite la detección de errores en la carga útil de la célula y la correción de un error simple. FUNCIÓN DE ADAPTACIÓN AAL TIPO ¾ La capa AAL tipo ¾ funciona ya sea en modo conectado, ya sea en modo no conectado en que las unidades de datos son encaminadas de forma independiente, las unas de las otras. El flujo transportado en modo conectado puede estar o no asegurado por la red: En modod asegurado dispone de funciones de control de flujo y de retransmisión de unidades ausentes o erróneas. En modo no asegurado, estas funciones deben ser proporcionadas por las capas superiores. • Estas funciones de adaptación aceptan unidades de datos de una longitud máxima de 65.535 octetos y ofrecen dos niveles de prioridad: prioridad normal y alta prioridad. • • La subcapla de convergencia (CS) esta formada por dos partes, denominadas CPCS (common part convergence sublayer) y SSCS( service specific convergence sublayer). • • Las funciones soportada por la subcapa CPCS son las siguientes: • Delimitación de las unidades de datos relativas al servicio. Detección de errores Información del receptor sobre las necesidades de memoria para recibir la CPCS−SDU. Envío de un mensaje de cancelación. • Las funciones de la CPCS permiten soportar tanto un servicio sin conexión como un servicio con conexión. Los campos significativos de la CPCS son: • un campo de identificación para la parte común(CPI, common part indicator), que da las indicaciones para la interpretación de los campors siguientes indicadores de principio y fin de la CPCS−SDU (btag,Etag)que permiten evitar la concatenación accidental de dos CPCS−SDU, resultante de la pérdida de células que transportan el fin de la primera unidad de datos y el principio de la segnda un indicador inicial de talla de la CPCS−SDU (basize), que permite al receptor colocar una memoria tampón de talla suficiente para su almacenaje un sistema de atasco para alilnear la CPCS−SDU sobre una frontera de 32 bits (AL, alignment)

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un indicador final de tallla de la CPCS−SDU que proporciona la longitud exacta de los datos útiles. Permite efectuar la eliminación del sistema de atasco. • La subcapa SAR asegura la integridad de la carga útil de la célula y proporciona funciones de agrupamiento o desbloqueo y segmentación o reensamblado. Los campos de dicha capa se comportan de la siguiente manera: • Un indicador de tipo de segmento: principio, medio, fin de mensaje o mensaje compuesto por un solo segmento (ST, segment type) Un número de secuencia de modulo 16 para detectar las células las ausenter o inseradas(SN, sequence number) Un indicador de prioridad, que permite que las SAR−PDU de alta prioridad sean transmitidad antes que las de prioridad normal Un indicador de multipolexado que permite identificar las células pertenecientes a flujos de datos diferentes, multiplexados sobre la misma conexión virtual (MID, multiplexing identification) un indicador que da el número de octetos útiles en la célula(LI lenght indicator) un código CRC sobre 10 bits, identico al utilizado con la función de adaptación AAL tipo 2. • El suministro de un servicio sin conexión para una red de relés de células impone unas funciones suplementarias para asegurar el sistema de encaminamiento de los datagrmas (CLSF, connectionless service function). Están definidas en una capa superior en el AAL tipo ¾, utilizada en modo no asegurado y que se denomina CLNAP(connentionless network acces protocol). Los campos principales de la capa CLNAP son los siguientes: • Las direcciones de fuente y de destino del datagrama que son necesario para el encaminamiento Un campo de identificación de los protocolos de niveles superiores (HLPI, higher layer protocol identifier) Un indicador relativo a la calidad del servicio (QOS, quality of service) Un código CRC, opcional que permite la detección de errores. FUNCIONES DE ADAPTACIÓN AAL TIPO 5 Esta función puede considerarse como una versión simplificada de la capa ALL 3/4, al igual que esta última tiene por objeto transportar, en modo conectado, los flujos de datos compuestos por unidades de longitud variable dentro del límite de 65.535 octetos. La unidad de datos que es confiada por el usuario al ALL 5 es completada, a din de constituir una unidad divisible por un número entero de células: la longitud de la unidad resultante se convierte en múltiplo de 48 octetos y el relleno tiene una longitud comprendida entre 0 y 47 octetos. La última célula contiene 8 octetos consagrados a tres funciones distintas: Un indicador de longitud (16 bits) que permite al receptor determinar la talla útil de los datos Un CRC de 32 bits que permite la detección de errores en los datos transportados.

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16 bits reservados para una utilización ulterior. Puesto que el conjunto de los 48 octetos de la carga útil esta ocupado por los datos del usuario, la función AAL de tipo 5 no puede proporcionar indicadores explícitos de principio o de fin de la unidad de datos. La marcación de la última célula de una unidad de datos es proporcionada por el último bit del campo PTI (tipo de SDU = 1) de la cabecera ATM. Por esto, la primera célula de una unidad de datos está implícitamente identificada como la que sigue a la última célula de la unidad precedente, la cual está explícitamente determinada. La función esta adaptada a una implementación material de la subcapa CPCS. Presenta la ventaja de utilizar totalmente la carga útil de las células y de poner en marcha una protección eficaz de la unidad de datos por medio de un código CRC de 32 bits. No permite, sin embargo, la detección de error por célula ni el multiplexado de varios flujos. 2.5. −FLUJO DE MANTENIMIENTO Una red ATM debe poder medir la calidad del servicio ofrecido a sus usuarios y detectar sus degradaciones. Se necesita disponer de medio para poder localizar el elemento que falla, a fin de poner en marcha unas eventuales acciones de reconfiguración. Una localización precisa es especialmente valiosa cuando se trata de una red compleja. Del mismo modo en que la capa ATM actúa sobre las conexiones constituidas en hacer virtuales y vías virtuales, el sistema de transmisión subyacentes está estructurado en varios niveles: soportes de transmisión, secciones de regeneración, secciones multiplexado, conductos de transmisión. Además una red ATM se subdivide, llegado el caso, en varias subredes que puede ser administrados separadamente. En la recomendación Y.610 CCITT se define unos flujos de mantenimiento. Están encargados de las funciones siguientes; Gestión de las prestaciones, evaluando la tasa de errores por control de paridad (BIP, bit inerleaved parity) y recogida de los resultados (FEBE, far end block error) Gestión de las faltas, con la ayuda de test de continuidad y de medios de señalar ciertos incidentes (AIS, alarm indication signal) o de volver hacia la parte de más arriba de las indicaciones de falta (FERF, far end receive failure). Estos flujos de mantenimiento son cinco. Los flujos F1, F2 y F3 son transportados por canales proporcionados por la capa física, según el tipo de soporte (trama o flujo continuo de células); los flujos F4 yF5 utilizan conexiones virtuales proporcionados por la capa ATM. FLUJO DE MANTENIMIENTO DE LA CAPA FÍSICA Los flujos de mantenimiento F1, F2 y F3, a cargo respectivamente de la vigilancia de la sección de regeneración, de la sección de multiplexado (también denominada sección digital) y del conducto de transmisión, utilizan esencialmente medios específicos del sistema de transmisión. En el caso de una capa física SDH, los flujos de mantenimiento utilizan los sobrecaudales de sección (SOH) y de conducto (POH) de la jerarquía síncrona. La medida de la prestación es realizada sobre los bloques de octetos cuya talla es exactamente la de la carga útil de los contenedores virtuales (2.340 octetos para una trama STN−1 de 155,520 Mbit/s, 9.630 octetos para una trama STM−4 de 622,080 Mbit/s). La verificación de paridad se aplica sobre el conjunto de los octetos de las células (incluida las cabeceras) que se apoyan en estos contenedores. Para los flujos F1 y F3 se efectúa octeto por defecto (BIP−8), mientras que para el flujo F2 se 15

apoya en las palabras de 3 octetos (BIP−24) con 155,520 Mbit/s o de 6 octetos (BIP−96) con 622,080 Mbit/s. De forma similar, la capa física PDH utiliza, para los flujos de mantenimiento, ciertos elementos binarios de sobrecaudal de los sistemas con 34.368 y 139,264 Mbit/s. La verificación de paridad (BIP−8) se apoya igualmente sobre la totalidad de la carga útil, ya sea 530 o 2.169 octetos. La capa física de un sistema estructurado en células, no proporciona ningún medio de comunicación particular par los flujos de mantenimiento. En este caso, unas células especiales de mantenimiento (OAM, operation and maintenance) se insertan regularmente en la oleada de células. Son identificadas por luna cabecera específica que indica si se trata de un flujo de tipo F1 o F3 (hay que destacar que un sistema estructurado en células no incluye una sección de multiplexado). La medición de la prestación se efectúa sobre un número fijo de células. Estas células OAM pueden contener las informaciones de control de paridad (BIP−8), los resultados (número de violaciones de paridad), las indicaciones AIS y FERF. Su contenido está protegido por un CRC sobre 10 bits. FLUJO DE MANTENIMIENTO DE LA CAPA ATM Mientras que los flujos de la capa física no son accesibles más que para el operador de la red, los flujos de manttenimiento F4 y F5 pueden ser utilizados kpor el usuario. Por lo general no son activos más que por encargo. Son flujos de principio a fin, pero también existen flujos por segmentos (flujos de sub−red). La verificación de una haz virtual (flujo F4) se efectúa con la ayuda de células OAM, enviadas a una vía virtual reservada (VCI = 4 para un flujo F4 de principio a fin, VCI = 3 para un flujo de F4 de sub−red). Por el contrario, los flujos de mantenimiento relativos a una vía virtual dada (flujo F5) toman el mismo camino que lad células útiles: se los distingue por una codificación particuñar del cam`po PTI de su cabecera (PTI = 5 si el flujo F5 es de principio a fin, PTI = 4 si se aplica a una subred. Los flujos F4 y F5 recurren a unos mecanismos idénticos para la medición de las prestaciones. Ésta se efectúa sobre bloques de talla nominal (N = 128,256,512 o 1.024 células). Al final de N células, la célula OAM de control de paridad (BIP−16) no se inserta más que cuando no hay actividad, a fin de no provocar un movimiento en la oleada útil. La talla del bloque controlado puede así variar entre N y 3N/2. Por el contrario, si la actividad es débil puede bajar hasta N/2. A fin de asegurarse de que una conexión está siempre activa, las células del test de continuidad pueden ser enviadas cuando no hay ninguna célula útil emitida durante una duración determinada y no se ha señalado ningún defecto. 2.6.−PRESTACIONES DE LOS RELÉS DE CÉLULAS Los parámetros que actúan sobre las prestaciones de los relés de células son: • la pérdida de células. • El plazo de transferencia experimentado por las células. PÉRDIDA DE CÉLULAS Hay dos grandes causas para la pérdida de células: los errores sobre la cabecera y el desbordamiento de capacidad de las memorias tampón, utilizadas a lo largo de la ruta tomada. Aunque la cabecera esté protegida contra los errores, algunos de ellos no son corregidos ni detectados, lo que conduce a errores de encaminamiento. Además, el tratamiento de los errores por el HEC, conduce al rechazo de las células cuya cabecera haya sido víctima de un error imposible de corregir. El relé de células se caracteriza kpor lo tanto, por una tasa de pérdida de células y una tasa de mal encaminamiento de células. 16

La capacidad de las memorias tampón no es infinita, y existe una probabilidad de pérdida de células como consecuencia de su desbordamiento. Esta pérdida depende del número de flujos multiplexados sobre una misma ruta, de la capacidad de las memorias tampón situadas sobre esta ruta y de la naturaleza de flujos multiplexados. La talla de las memorias así como el número de flujos multiplexados se determinan en función del objetivo de pérdida de células aceptable, sea cual sea la causa. Los números indicados en esta tabla muestran una gran dispersión. Estos valores deben ser asegurados para garantizar una buena calidad de servicio, en cada uno de los flujos. El suministro de un gran número de clases es un medio de garantizar una buena calidad de servicio para cada flujo especéfico de información. Sin embargo, el cruce de un número de clases de servicio aumenta la complejidad de la red. FORMATO CCITT G.711

OBJETIVO <10 E−3

Voz de calidad telefónica PCM (64kbit/s) CCITT G.727 Voz de alta calidad Televisión de calidad estándar

<10E−5 SB−ADPCM (64 bit/s) Compresión de la señal <10E−9 (10 Mbit/s de media) Compresión de la señal

Televisión de alta definición

<10E−10 (10 Mbit/s de media) HDLC

Transmisión de datos

<10E−6 (DE 64 bit/s a 100 Mbit/s)

Objetivo de tasa de pérdida de células La utilización del bit de prioridad en la desviación permite tener un objetivo de pérdida de células, para una clase de servicio dado, al rechazar las células que transportan las informaciones de menor importancia. Está técnica es posible para los flujos de video, y por el contrario es más difícil de poner en marcha para las transminisones de datos donde todos los bits tienen, a priori, una importancia igual. DEMORA DE TRANSFERENCIA SUFRIDA POR LAS CÉLULAS Las demora global skufrida por las células de un flujo de información dado, depende de tres factores principales: T1, el tiempo de codificación y descodificación. T2, el tiempo necesario para la segmentación y reensamblaje. T3, el tiempo de transferencia por entre la red. Codificación y descodificación de la información; T1 depende del tipo de codificación utilizado: una codificación del tipo G.711 sólo añade unos cuantos milisegundos, mientras que una técnica más sofisticada produce menos información que debe ser transmitida, pero necesita más tiempo para la codificación y descodificación (alguna decenas de milisegundos).

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Segmentación y reensamblado; el tiempo T2 necesario para la segmentación y reensamblado se descompone en dos factores: el tiempo de segmentación para el emisor (T21) y el retraso (T22) introducido en el receptor para compensar las variaciones de timepo de transferencia de la células. La segmentación de células de M octetos de información entraña un plazo T21 que depende del caudal D (expresado en bits pr segundo) y puede ser valorado aproximadamente por 8M/D. Este plazo disminuye con el crecimiento del caudal. Las células inyectadas a un ritmo periódico por una fuente de indormación no son restituidas de forma periódica por la red . el modo de transferencia asíncrono introduce variaciones sobre los plazos de transferencias. El receptor debe compensarlos, y por lo tanto añadir un plazo de restitución que le permite abssorber los desvíos más importantes. Transferencia dentro de la red; el tiempo T3 consecutivo a la transferencia de las células dentro de la red, resulta el plazo de propagación sobre los soportes de transmisión (T31) y del tiempo (T32) de tránsito dentro de los nudos de conmutación. T31, plazo de propagación, es una función de la distnacia, así como del número y de la naturaleza de los soportes físicos utilizados entre la fuente y el destino. Una transmisión sobre fibra óptica introduce una demora de cerca de 5ms para 1000 km. La distancia terrestre más larga engendra un flujo que no excede de los 50 ms, en comparación a los 300 ms de un enlace por satélite. T32 incluye el tiempo de espera de las células en las memorias tampón y el tiempo de inserción sobre los soportes físicos de transmisión. Este tiempo es una función directa del caudal utilizado ( cerca de 3s por célula con 155,520 Mbit/s). El tiempo de espera de las células en las memorias tampón depende del dimensionamiento de los nudos: un relleno medio de 100 células introduce un tiempo de espera medio de 300 s por nudo. El retraso global depende entonces del número de nudos atravesados. Objetivo del tiempo global; la voz es el flujo de información que genera el objetivo de tiempo más exigente: el valor de este objetivo es T0. De entre los componentes del objetivo global hay dos que son variables y que influencian el dimensionamiento de la red (número y capacidad de los enlaces y de los nudos de conmutación): T22, el tiempo de compensación de las variaciones del plazo de transferencia. T32, el tiempo de espera en las memorias tampón de los nudos de conmutación. En cuanto a los otros componentes (T1,T21 y T31) son más o menos fijos o conocidos para un entorno determinado. T22 y T32 deberán ser elegidos para verificar la inecuación siguiente: T22 + T32 < T0 − T1 − T21 − T31 CAPITULO 3 CONMUTADORES ATM 3.1.−INTRODUCCIÓN Una red compleja está constituida por conmutadores interconectados. El papel de un conmutador es el de establecer una conexión entre un puerto de entrada y un puerto de salida, en función de una información de encaminamiento. La función de conmutación es llevada a cabo, generalmente, por unos porgramas o sistemas de programacióin. Otras funciones como el control de flujo o las reanudaciones en caso de error, puede ser aseguradas por el 18

mismo procesador o, por el contrario, descentralizadas en el acceso. Las prestaciones habituales son de algunos millares de paquetes conmutados por segundo, con un flujo compuesto global de algunos Mbit/s; el retraso introducido es del orden de 10 a 100 ms. A un conmutador ATM se le piden otras características: Caudales de acceso muy elevados que conduzcan a un caudal global de varios Gbit/s Varios millones de células conmutadas por segundo Un retraso poco importante (inferior a 1ms) y estable, de manera que asegure una emulación de circuito Una tasa muy baja de pérdida de células. • Todo esto no es posible más que gracias a un medio de conmutación (switch fabric) realizado en forma material y que requiere un fuerte grado de paralelismo. Este medio de comunicación puede estar compuesto de varios elementos de cnmutación idéntico, eventualmente organizados según una estructura de varios pisos. 3.2.−FUNCIONES DE UN CONMUTADOR ATM Además del ánalisis y la modoficación de la cabecera (nuevos valores de VPI/VCI), un conmutador ATM proporciona esencialmente dos funciones que describimos a continuación: Sistema de rutas o encaminamientos de las células hacia los puertos de salida apropiados almacenaje temporal de las células. • El conmutador debe gestionar varios flujos de células diferenciadas por niveles de prioridad y proporcionar un tratamiento preferencial a las células de alta prioridad. Algunos servicios ATM necesitan la difusión de células emitidas por una misma fuente: difusión global (broadcast), hacia todos los destinos o restringida (multicast) hacia un conjunto predeterminado de accesos destinatarios. Es cierto que la fuente podría proporcionar por sí misma copias claras de cada una de las células a difundir: estas copias serían encaminadas como si se tratara de flujos independientes, lo que llevaría a un derroche de banda pasante y necesitaría, además, que la fuente conociera la lista completa de las direcciones de destino. • • Un método más eficaz consiste en situar lo más abajo posible el punto de duplicación de las células: un conmutador ATM debe ser capaz, a partir de una información particular , de generar réplicas de una misma célula sobre varios puertos de salida. Las gestión de la cabecera es realizada por los adaptadores de entrada del conmutador, encargado de recuperar los flujos de células válidas sobre las conexiones de entrada. El encamienmiento es efectuado por el medio de conmutación. En cuanto al almacenaje temporal de céñlulas, éste se lleva a cabo en los adaptadores de salida y/o de entrada, pero también puede ser centralizado en los medios de conmutación. ENCAMINAMIENTO DE LAS CÉLULAS El modo natural de encaminamiento del servivio ATM, al estar orientado a la conexión, es de tipo indirecto: la cabecera de cada célula contiene un apuntador (VPI/VCI) cuyo valor identifica la conexión y que no tiene más que un significado local. El itinerario correspondiente a esta conexión debe ser marcado explícitamente en cada elemento de conmutación antes de cualquier transferencia de información. Una forma de realizar este encaminamiento consiste, a costa de un sobrecaudal, en utilizar un encaminamiento autodirectriz: en la 19

entrada de cada conmutador se añade a cada célula, una etiqueta suplementaria de encaminamiento. Describe la ruta físca que deben seguir las células y la materializa por medio de una serie de identificadors de elementos de conmutación que debe atravesar y puertos de salida que utilizará. Todas las células relativas a una conexión dada caminan de la misma forma y son entregadas al receptor en secuencia. Los elementos de conmutación atravesados no efectúan ninguna marcación ya que la ruta está descrita de un modo explícito . el contenido de esta va eliminando la información utilizada, a medida que la célula va progresando dentro del conmutador. ALMACENAJE TEMPORAL DE LAS CÉLULAS Ciertos medios de conmutación presentan riesgos de bloqueo interno ya que no siempre les es posible establecer un camino entre un puerto de entrada y un puerto de salida disponibles. Es indispensable utilizar losmedios de almacenamiento en la entrada o en el interior del conmutador(colas de espera) . Por lo que concierne a la situación de las colas de espera existen dos enfoques clásicos: a la entrada(input queuing) o a la salida (output queuing) del conmutador. El conmutador considerado es del tipo NxN ( N puertos de entrada y N puertos de salida del mismo caudal). Los tráficos en las entradas son independientes y estadísticamente idénticos; son uniformes y cada célula tiene una probabilidad igual a 1/N de estar en el destino de un puerto dado de salida. Almacenamiento en la entrada una cola de espera del tipo FIFO (first in first out) está asociada a cada puerto de entrada. Se detecta una contención si las células j (j
CONMUTADORES DE RECURSOS COMPARTIDOS Su principio consiste en un multiplexado de todos los flujos de entrada hacia unos recursos comunes de muchísima capacidad. Ciertos medios de conmutación, organizados alrededor de una memoria dividida, aprovechan las ventajas del almacenamiento centralizado, que se describe a continuación. La gestión de esta memoria única es compleja y su banda pasante es importante, lo que requiere un fuerte paralelismo para zafarse de las coerciones tecnológicas. Otros utilizan un soporte compartido que conecta los puertos de entrada a las colas de espera signada a los puertos de salida. Este soporte se realiza habitualmente en forma de bus o de un anillo que transporta varios bits en paralelo. CONMUTADORES DE REPARTO ESPECIAL Los conmutadores de esta categoría están caracterizados por la coexistencia de caminos simultáneos entre los puertos de entrada y de salida. En el caso de los conmutadores de tipo Crossbar, desarrollados en principio para la conmutación de circuitos, el medio de conmutación con N entradas y N salidas, comporta N2 puntos de cruce y no presenta bloqueo interno, siempre es posible establecer un camino entre un puerto de entrada y un puerto de salida libre y pueden establecerse caminos simultáneos entre pares de puertos disyuntados. La contención a la salida se resuelve por medio de un almacenamiento en la entrada o en los puntos de crecimiento, está última técnica se parece a un almacenamiento repartido a la salida, sin embargo, con el inconveniente de que la capacidad global de almacenamiento no puede ser dividida dinámicamente. Los de tipo Banyan tienen la ventaja de que no necesitan más que (N/2)log2N elementos de conmutación para formar una matriz de N entradas y N salidas. Son posible soluciones convencionales de almacenamiento en la entrada o en el interior de los elementos de conmutación, pero se puede demostrar igualmente que una red Banyan no es bloqueante si sus entradas están ordenadas con relación a las salidas, en la medida en que no hay más que una célula por puerto de salida. Se puede llevar a cabo una función de selección de esta clase, con la ayuda de una red de conmutación suplementaria (red batcher) situada a la cabeza de la red Banyan. Una técnica de resolución de la contención a la salida, cuando varias células están en el destino del mismo puerto, consiste en no dejar pasa más que una de todas ellas y reenviar las otras a la entrada de la red para una nueva selección. CAPITULO 4 ATM Y REDES LOCALES 4.1.−EVOLUCIÓN DE LAS REDES LOCALES Después de un período de crecimiento de diez años, las redes locales convencionales están en plena mutación, debido a la presión de una demanda acrecentada en cuanto a capacidad de transporte. El compartir la capacidad de soporte, es severamente criticada por el crecimiento de las necesidades individuales de las estaciones conectadas. Este reparto de los recursos de transporte va siendo sustituido de forma progresiva por el concepto de una cnmutación centralizada. Como corolario diremos que una topología de cableado estrella reemplaza progresivamente las topologías lógicas en bus u anillo. Una sencilla observación permite ilustrar esta tendencia: miestras que la cantidad de redes locales sigue creciendo fuertemente, disminuye el número de estaciones por red local. Esto indica que la caplacidad de transporte ofrecida puede ser compartida cada vez menos, y las estaciones consumen cada vez más una mayor cantidad de banda pasante. El límite extremo se consigue cuando no queda más que una estación por red local. 21

Esta tendencia alimenta por sí sola el crecimiento de las redes locales en la medida en que, si el número de estaciones por red local disminuye, aún harán falta más redes locales para conectar una cantidad creciente de estaciones. A fin de asegurar la interconexión de estas redes locales que se manifiestan súbitamente, o de los segmentos, se pueden considerar dos enfoques: utilizar otra red local cn un caudal más elevado, a fin de federar los segementos de redes locales • utilizar un conmutador centralizado. • La primera solución prolonga el principio de compartir los recursos y de conmutación distribuida. Impone la introducción regular de una nueva red local con las prestaciones suficientes para interconectar las generaciones anteriores. • • La segunda ofrece la ventaja de la centralización y permite conectar una gran cantidad de estaciones y/o segmentos de redes locales, sea cual sea su tipo, dentro de los límites de la capacidad del conmutador. Contrariamente a las tecnologías utilizadas en las redes de tipo IEEE 802, que están todas construidas alrededor de una capacidad máxima a compartir, un conmutador centralizado proporciona una capacidad granular y virtualmente ilimitada. • • Este último enfoque ha demostrado ser más flexible dentro de un entorno que comporta una gran cantidad de estaciones de diversos tipos, cuyas necesidades en capacidad van creciendo, mientras que el compartir los recursos de transporte supone una cierta estabilidad de la demanda, así como un mínimo de homogeneidad del parque. Este retorno a una conmutación centralizada por lo que respecta a las redes locales, implica una elección por lo que concierne a la tecnología de conmutación. Todo parede indicar que el ATM es la mejor elección posible. Esta tecnología, utilizada en el entorno local, ha demostrado una estructura de ayuda: el concentrador de cableado o hub. • • Si tenemos en cuenta la fuerte demanda para interconectar estaciones y segmentos de redes locales, el dominio del rápido desarrollo de la tecnología ATM debería ser la red local de empresa, mucho antes de las redes de larga distancia. • • En este escenario, en que el sector privado se adelanta al sector público, la utilización de una tecnología ATM normalizada presenta el problema de competencia en materia de normalización. El fotum ATM ha sido creado a este efecto por un cierto número de constructores, a fin de acelerar la disponibilidad de normas que sirvan ante todo las necesidade del sector privado y que sigan siendo compatibles con las quw se hallan en curso de elaboración para el sector público. • • Dos elementos tendrán un papel fundamental en el desarrollo de las redes locales ATM: • la naturaleza del cableado entre estaciones y concentrador la capacidad de hacer trabajar a las estaciones y al concedntrador Dentro de un modo sin cambios desde el punto de vista de las aplicaciones. Este enfoque, denominado emulación de red local de empresa(LAN emulation). Permite sustituir las interfaces convencionales por los de ATM, sin perturbar las aplicaciones existentes. 4.2.−CABLEADO DE EMPRESA Además de las fibra ópticas ,reservadas todavía para caudales muy importantes, y los pares coaxiales cuya 22

utilización tiene tendencia a disminuir, los pares trenzados constituyen la esencia de loa soportes que sirven para el cableado de las empresas. La conexión telefónica interior, por ejemplo alrededor de un autoconmutador privado, se realiza habitualmente con la ayuda de parede de calidad de voz, de una impedancia cercana a loa 100 ohmios. Estos pares pueden también, en condiciones restricitvas de distancia, se utilizados para la conexión de estaciones de datos en una red local de empresa. El caudal binario máximo, sobre una destancia de 1 km es de cerca de 100 kbit/s. Las transmisiones de datos se efectúan sobre pares de calidad datos. Su impedancia característica es un general cercana a los 150 ohmios en las frecuencias consideradas: pueden ser blindados (STP, shielded twisted pair) o no (UTP, unshielde twisted pairs) y los caudales binarios alcanzan varios Mbits/s en un km. El blindaje puede efectuarse, para cada par de un cable o para todo el conjunto, con la ayuda de una especie de tubo metalizado muy fino, denominado pantalla, eficaz para las frecuencias elevadas. También puede llevarse a cabo un trenzado en hilo de cobre alrededor de los pares: una trenza de esta clase funciona sobre todo para las frecuencias bajas y por lo tanto, puede ser utilizada conjuntamente con una pantalla. La reutilización de pares de calidad UTP utilizados con frecuencia en los cableados de empresa, es un objetivo deseable de cara ala introducción sin ruptura de la recnología ATM. Los caudales de 115,520 o 662,080 Mbits/s utilizados en el acceso usuario−red para los servicios de larga distancia, son difícilmente compatibles con el entorno del cableado UTP, y pocas aplicaciones locales son capaces de justificar estos caudales. Se propone pues cuadales inferiores para conducir la tecnología ATM hasta el puesto de trabajo. Así pues, se hace una proposición para un caudal de acceso de 25,6 Mbits/s: la utilización de un código 4B/5B para representar la información conducida con una rapidez de modulación de 32 Mbaud. También se proponen otros caudales, especialmente con 51,84 Mbits/s por par de calidad UTP y 100Mbits/s, principalmente sobre fibra óptica. 4.3.−EMULACIÓN DE REDES LOCALES DE EMPRESA A fin de delimitar mejor el papel de la tecnología ATM, será bueno recordar el principio de las redes locales de empresa de tipo IEEE 802. Proporcionan un soporte de conmutación con un conjunto de equipos que pueden compartir su capacidad gracias a un protocolo de acceso. Son de dos clases: Bus de contención con 10 Mbits/s, conforme a la norma IEEE 802.3, constituido por un cable coaxial o por par trenzados (10BaseT) Anillo de testigo con 4 o 16 Mbits/s (IEEE 802.5), basado esencialmente en la distribución por pares trenzados. Las redes FDDI de 100Mbits/s, también estructuradas en anillos y que utilizan fibras ópticas o pares trenzados, son adecuadas para estaciones un caudal muy alto, pero también sirven para interconectar las redes locales convencionales. Al contrario que en un bus, un anillo implica un toma activa plara la unión de cada estación está desconectada. Esto puede realizarse con la ayuda de concentradores de cableado, que incluyen unos relés capaces de aislar cada estación. Además, con frecuencia permiten la presencia de n anillo de socorro que participa, gracias a otros relés, en la reconfiguración de un anillo en caso de corte. Unos concentradores de cableado de esta clase pueden también estar presentes en el caso del bus de contención, sobre todo del tipo 10BaseT. En cualquier caso, hacen más fáciles las operaciones de instalación y de administración de las estaciones conectadas. Las razones que pueden conducir a la separación de una red local en varios segementos son variadas: demanda de banda pasante, limitación en distancia... estos segmento son enlazados generalmente por unidades de interconexión (puentes o routers). La presencia de concentradores de cableado está especialmente adapatada para la recepción de estas funciones de interconexión.

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4.4.−CONCENTRADOR EVOLUCIONADO El aumento de las funciones por los concentradores de cableado se han ido convirtiendo en las piezas maestras de las redes locales (intelligent hubs); es en el caso de estos eequipos donde una función de conmutación se hace imperativa, cuando el número de segmentos a interconectar es demasiado importante. En el cmarco de una conmutación centralizada de esxta clase es interesante mencionar ciertas soluciones técnicas híbridas: la banda pasante de una conexión de tipo IEEE 802 está totalmente asignada a una sola estación y la conmutación de tramas MAC se realiza en los concentradores. Otro enfoque consiste en elegir la tecnología de conmutación ATM, que es capaz de satisfacer tanto las aplicaciones de datos, como las aplicaciones multimedia o las de video interactivo. Esta elección presenta la ventaja suplementaria de ser tecnológicamente compatible con las redes de larga distancia. En un primer momento el conmutador ATM interconecta los segmentos compatibles entre ellos para dar la imagen de una red local continua que no ha sufrido ninguna srgmentación. Las estaciones continúan trabajando en su modo, IEEE 802.5 por ejemplo, en cada segmento. Los concentradores evolucionados pueden ser conectados entre ellos en modo ATM, a través de una interfaz de 100Mbits/s que utiliza la capa física FDDI. En una fase ulterior, las interfaces nativas ATM de 25,6 o 51,84 Mbit/s pueden ser suministradas por el concentrador evolucionado para conectar estaciones que trabajen en modo ATM. Esta última configuración corresponde entonces a una red local ATM. El escenario evolutivo impone un comportamiento transparente del concentrador de cara a las aplicaciones que residen en las estaciones que le son conectgads y sea cual sea su modo operacional: IEEE 802 oATM. Esta clase de inteconexión reuiere una función de encaminamiento situada en el concentrado evolucionado. Este último asegura el encaminamiento de las tramas MAC sobre enlaces virtuales ATM. El ATM no proporciona ningún mecanismo esplícito de control de flujoj, en la medida en que la banda pasante necesaria para la transferencia debe ser reservada a priori. Este principio está en contradicción con el modo operativo en vigor en las redes locales actuales, que funcionan por el principio best effort, sin conocimiento previo de la capacidad requerida. Este principio debe ser preservado en las hipótesis de una transición sin ruptura que protege las inversiones aplicativas. Debe introducirse un mecanismo simple de cntrol de flujo para evitar un dimensionamiento exagerado de las capacidades de transferencia, a fin de no atascar la red. Este mecanismos aparece en la señalización de congestión, utilizada en los conmutadores ATM. Hay que subrayar la absoluta necesidad de esta mecanismo, ya que la pérdida de una célula a causa de la congestión, afecta a una unidad de datos de talla mucho más importante, y que puede llegar a alcanzar a varios miles de octetos. Es pues este conjunto de células pertenecientes a esta unidad de datos, lo que hay que reenviar en caso de perdida de una sola célula como consecuencia de un atasco. Una señal esplícita de control de flujo permite resolver este problema y preservar el principio de las rede locales: el acceso a la capacidad total de transferencia, para cada usuario y sin tener que predeterminar una capacidad contractual apremiante. Una señal de congestión permite detener la transferencia de las células bsajo el control de nudo de conmutación ATM. Va acompañado de ua señal de reanudación. El control de congestión puede ser selectivo y no ser aplicado más que a una conexión virtual esplecífica; puede ser global y afectar a la totalidad de las conexiones virtuales existentes a través de una interfaz determinada. Este principio implica que en el caso de todas y cada una de las conexiones virtuales, habrá que elegir entre dos modos operativos: las conexiones trabajan en modo reservado, basado en un contrato explícito de capacidad. las conexiones funcionan en modo best effort, basado en la ausencia de cualquier contrato y necesitando un mecanismo explícito de control de flujo. ANEXO

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Normalización del ATM CCITT El CCITT (comité consultivo internacional telegráfico y telefónico) constituye uno de los organismos de normalización de la UIT (unión internacional de las telecomunicaciones). Sus miembros son los representantes de los países de la UIT, así como ciertas organizaciones científicas e industriales. Conviene tener en cuenta que el CCITT se denomina en estos momentos TSS ( telecomunication standardization sector). El trabajo de normalización en el CCITT es definido en la s asambleas plenarias que se celebran cada cuatro años. Selleva a cabo en grupos de trabajo (SG, study groups) constituidos en grupos denominados WP (eworking parties). Las actividades relativas al ATM están bajo las reponsabilidad del grupo SG XVIII (digital networks including ISDN) y más especialmente del grupo WP 8 encargado de las RSDI de banda ancha. Los documentos del CCITT reciben el nombre de RECOMENDACIONES. De entre éstos, los primeros hablan del ATM fueron aprobados en 1988: se trata de las recomendaciones I.113 (vocabulary terms) y del I.121 (broadband aspects of ISDN). El CCITT ha definido al ATM como el modo de transferencia objetivo para la RDSI de banda ancha. Se han aprobado o están a punto de serlo, numerosas recomendaciones relativas al ATM o a la RDSI de banda ancha y los principales se relacionan a continuación. I.113 vocabulary of terms. I.121 broadband aspects of ISDN. I.150 ATM functional characteristics. I.211 service aspects. I.311 general nerqork aspects. I.321 protocol reference model. I.327 network functional architectura. I.35B ATM layer perfomance aspects. I.361 ATM layer specification. I.362 AAL functional description. I.363 AAL specification. I.364 support of broadband connectionless data. I.371 traffic control and resource managements. I.413 user−network interface (UNI) I.432 UNI physical layer specification. I.555 frame relay interworking. 25

I.610 OAM principles of B−ISDN acces Q.142x metasignaling. Q.761/7 NNI signaling. Q.93B UNI signaling. Q.SAAL AA1 for signaling. F.811 service description connection oriented data F.812 service description connectionless data. IEEE Esta organización (institute of electricaland electronics engineers) es bien conocida por sus normas relativas a las redes locales de empresa, en el marco del proyecto 802. En el seno de su grupo 802.6, el IEEE ha normalizado asimismo, el protocolo DQDB para las redes metropolitanas: pone en funcionamiento células de la misma talla que las células ATM. Además el grupo 802.9, encargado de la conexión de los terminales en las redes locales o de larga distancia, está también interesados en los trabajos sobrel el ATM. FORUM ATM El forum ATM ha sifo creado en 1991, con el objetivo de acelerar el desplieque de la técnica ATM en las redes privadas, apoyándose en las normas existentes o enriqueciéndolas. En estos momentos agrupa a más de 300 constructores. Las especificaciones del forum ATM (ATM UNI specification) atañen a las conexiones virtuales permanentes y definen una interfaza de gestión (interim local managament interface). Estas especificaciones cubren los caso siguientes: red pública, interfaz OC−3 (155 Mbit/s). red pública, interfaz DS−3 (45 Mbit/s). red pública, interfaz con 100 Mbit/s de tipo FDDI. red pública, interfaz de 155 Mbit/s de tipi FCS. ETSI El ETSI (european telecommunication standards institute) tiene por objeto constituir unas normas europeas denominadas ETS (european telecommunication standars). En la medida de lo posible, estos documentos utilizan como base las normas existentes (del CCITT, por ejemplo) y, una vez aprobadas, son aplicables en el conjunto de los países miembros del ETSI. La lista siguiente proporciona la correspondencia entre las recomendaciones del CCITT y las normas aprobadas hasta ahora por los miembros del ETSI: ETS 300.298 = 1.361 ATM layer especification. ETS 300.299 = 1.362 AAL functional description.

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ETS 300.300 = 1.363 AAL specification. ETS 300.301 = 1.432 UNI prhysical layer specification. BIBLIOGRAFÍA DE PRYCKER (M.) Asynchronous Transfer Mode: Solution for Broadbans ISDN Ellis Horwood Ltd., 1990 WILLIAM STALLINGS Comunicaciones y redes de computadores Prentice Hall, 1997 M.BOISSEAU,M.DEMANGE,J.M.MUNIER Redes ATM Asynchronous Transfer Mode Ediciones Gestión 2000, S.A. ATM: Asynchronous Transfer Mode 2

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