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Redes ATM. La capa física




Enviado por Pablo Turmero



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    Introducción Sub El modelo de comunicaciones ATM
    (Asynchronous Transfer Mode) es un modelo que como la torre OSI o
    TCP/IP esta basado en capas. En este modelo solo existen 3 capas
    (Física, ATM, y Adaptación (AAL)) aunque alguna de
    ellas a su vez esta dividida en subcapas.

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    Sub La tecnología ATM comprende un tendido físico
    (cable coaxial, enlace de microondas, o cable de fibra
    óptica), elementos de conmutación (switch),
    concentradores de acceso (HUB), dispositivos de adaptación
    (routers, codecs, etc), y dispositivos de interfaz (tarjetas de
    comunicación, cámaras de video, etc). El modo
    más corriente de acceso a ATM es la fibra óptica,
    un cable de silicio del grosor de un cabello humano, por el cual
    viaja un rayo láser de alta densidad o un haz infrarrojo,
    que transmite los bits (ceros o unos). Para transmitir datos o
    señales de audio o video sobre un cable de fibra
    óptica, es necesario digitalizar previamente la
    señal. De eso se encarga un procesador situado en el
    interior del dispositivo de interfaz, sea una cámara de
    video, etc.

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    LA CAPA FÍSICA La Capa Física es un conjunto de
    reglas respecto al HW que se emplea para transmitir datos. Entre
    los aspectos que se cubren en este nivel están los
    voltajes utilizados, la sincronización de la
    transmisión y las reglas para establecer el "saludo"
    inicial de la conexión de comunicación.

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    LA CAPA FÍSICA La capa Física de ATM, presenta las
    siguientes funciones: Convierte bits en celdas (células).
    Controla la transmisión y recepción de bits en el
    medio físico. Sigue el rastro de limites de celdas ATM.
    Empaqueta la celda dentro del tipo apropiado de frame para el
    medio físico utilizado.

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    Funcionalidad del nivel Físico Estado de Inactividad: En
    este estado se detecta ausencia de actividad en el medio, por lo
    que en nivel físico se encuentra en estado de inactividad
    de recepción. Estado de Recepción de bits de
    información sin violación de la
    codificación: Este es el estado normal durante la
    transferencia. Estado de Recepción de símbolos de
    control: Con violación de la codificación,
    corresponde a los estados de sincronización,
    delimitación, absorción o transmisión
    anómala

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    Funcionalidad del nivel Físico Estado de Inactividad: Sin
    transmisión propia. En el caso de comunicaciones
    broadcast, consiste en un estado de silencio o aislamiento,
    mientras que en las comunicaciones secuenciales corresponde a un
    estado de repetición. Estado de Transmisión de la
    Información: Correspondiente a la codificación, es
    el estado normal de la fase de transferencia de
    información. Estado de Transmisión de
    Información de Control: Corresponde a las fases de
    sincronización, delimitación,
    absorción.

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    Células ATM SubEl modelo ATM se basa en la idea de
    transmitir la información en pequeños paquetes de
    tamaño fijo llamados células (o celdas). Estas
    células tienen un tamaño fijo de 53 bytes, de los
    cuales los 5 primeros están destinados al encabezado y los
    48 siguientes a datos    

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    Células ATM     El encabezado de las
    células, se estructura como sigue:     (Gp:) 7
    (Gp:) 6 (Gp:) 5 (Gp:) 4 (Gp:) 3 (Gp:) 2 (Gp:) 1 (Gp:) 0 (Gp:)
    Generic Flow Control (Gp:) Virtual Path Identifier (Gp:) Virtual
    Path Identifier (Gp:) Virtual Channel Identifier (Gp:) Virtual
    Channel Identifier (Gp:) Virtual Channel Identifier (Gp:) Payload
    Type (Gp:) CLP (Gp:) Header Error Control

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    Células ATM          
    Los primeros cuatro bytes identifican la célula, y el
    quinto (HEC) es la suma de comprobación de un byte, sobre
    los 4 primeros bytes de la cabecera, no de la carga útil
    (datos).Debido a que el chequeo solo se produce sobre los bits de
    cabecera, a este chequeo se le llama HEC (Header Error Control).
     

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    Conmutadores ATM En una red de conmutación de circuitos,
    hacer una conexión realmente significa establecer una
    trayectoria física del origen al destino a través
    de la red.

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    Conmutadores ATM En una red de circuitos virtuales como ATM,
    cuando se establece un circuito, lo que realmente sucede es que
    se escoge una ruta desde el origen al destino y todos los
    conmutadores (esto es, los enrutadores) a lo largo del camino
    crean entradas de tabla para poder enrutar cualquier paquete por
    ese circuito virtual.

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    Conmutadores ATM Los conmutadores también tiene la
    oportunidad para reservar recursos para el nuevo circuito. La
    figura muestra un circuito virtual desde el host H1 al host H5 a
    través de los conmutadores (enrutadores) A,E,C y D.

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    Conmutadores ATM La Línea punteada muestra un circuito
    virtual que está definido sencillamente por entradas de
    tabla dentro de los conmutadores.

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    Conmutadores ATM Cuando un paquete llega, el conmutador
    inspecciona el encabezado del paquete para averiguar a
    cuál circuito virtual pertenece. A continuación,
    busca ese circuito virtual en sus tablas para determinar a
    cuál línea de conmutación debe enviar el
    paquete.

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    Conmutadores ATM Ahora se presentara una breve
    introducción a los principios de diseño de
    conmutadores de células ATM. El modelo general para un
    conmutador de células ATM se muestra en la figura

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    Conmutadores ATM Hay cierto número de líneas de
    entrada y cierto número de líneas de salida, casi
    simpre la misma cantidad (porque las líneas son
    bidireccionales).

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    Conmutadores ATM Los conmutadores ATM generalmente son
    síncronos en el sentido de que, durante un ciclo, se toma
    una célula de cada línea de entrada (si está
    presente), se pasa a la estructura de conmutación interna
    y finalmente se transmite por la línea de salida
    apropiada.

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    Conmutadores ATM Las células llegan a la velocidad de ATM,
    normalmente cerca de 150 Mbps. Esto corresponde a un poco
    más de 360,000 células/seg, lo cual significa que
    el tiempo de ciclo del conmutador tiene que ser de cerca 2.7
    µseg.

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    Conmutadores ATM Un conmutador comercial podría tener
    desde 16 hasta 1024 líneas de entrada, lo cual significa
    que debe estar preparado para aceptar y comenzar a conmutar un
    lote de 16 a 1024 células cada 2.7 µseg.

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    Conmutadores ATM El hecho de que las células sean de
    longitud fija y corta (53 bytes) hace posible construir tales
    conmutadores.

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    Conmutadores ATM Todos lo conmutadores de ATM tienen dos metas
    comunes: 1. Conmutar todas las células con una velocidad
    de desecho lo más baja posible. 2 . Nunca reordenar las
    células en un circuito virtual.

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    Conmutadores ATM La meta 1 dice que se permite suprimir
    células en emergencias, pero que la tasa de pérdida
    deberá ser lo más pequeña posible. La meta 2
    dice que las células que llegan a un circuito virtual en
    cierto orden deben salir también en ese orden, sin
    excepciones. Esta restricción hace que el diseño de
    conmutadores sea mucho más difícil, pero lo
    requiere el estándar ATM.

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    Conmutadores ATM Un problema que se presenta en todos los
    conmutadores ATM es qué hacer si las células que
    llegan a dos o más líneas de entrada quieren ir al
    mismo puerto de salida en el mismo ciclo.

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    Conmutadores ATM Resolver este problema es uno de los aspectos
    clave del diseño de todos los conmutadores ATM

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    Conmutadores ATM La figura (a) describe la situación al
    inicio del ciclo 1, en el cual han llegado células por las
    cuatro líneas de entrada, destinadas para las
    líneas de salida 2, 0, 2 y 1, respectivamente.

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    Conmutadores ATM Debido a que hay un conflicto para la
    línea 2, únicamente se puede escoger una de las
    células. Suponga que se elige la que está en la
    línea de entrada 0.

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    Conmutadores ATM Al inicio del ciclo 2, mostrado en la figura
    (b), han salido tres células pero la célula de la
    línea 2 ha sido retenida y han llegado a dos
    células más. Es hasta el inicio del ciclo 4 [(d)
    que todas las células han dejado el conmutador.

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    Conmutadores ATM El problema con las colas de entrada es que
    cuando se tiene que retener una célula se bloquea el
    avance de cualquier célula que venga detrás de
    ella, aun si ésta se pudiera conmutar a otro lugar.

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    Conmutadores ATM Este efecto se denomina bloqueo de cabecera de
    línea y es algo más complicado que lo que se
    muestra aquí, pues en un conmutador con 1024 líneas
    de entrada puede ser que los conflictos no se noten hasta que las
    células ya han atravesado el conmutador y están
    peleando por la línea de salida.

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    Conmutadores ATM Un diseño alternativo que no sufre
    bloqueo de cabecera de línea hace el encolocamiento en el
    extremo de salida, como se muestra en la figura.

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    Conmutadores ATM Aquí tenemos el mismo patrón de
    llegada de células, pero ahora cuando dos células
    quieren ir a la misma línea de salida en el mismo ciclo,
    ambas pasan a través del conmutador

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    Conmutadores ATM Una de ellas se pone en línea de salida,
    y la otra se encola en la línea de salida, como en la
    figura (b).

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    Conmutadores ATM Aquí se requieren únicamente tres
    ciclos, en lugar de cuatro, para conmutar todos los paquetes.
    Karol et al. (1987) ha demostrado que en general el encolamiento
    de salida es más eficiente que el de entrada.

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    CAPA FÍSICA Sub La función de la capa física
    es el transporte de las células ATM La capa ATM se divide
    en dos subcapas: Subcapa dependiente del medio físico (PMD
    ) Subcapa de Convergencia de Transmisión ( TC)

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    Subcapa dependiente del medio físico (PMD). Sub La subcapa
    PMD lleva a cabo funciones que dependen del medio físico,
    sea eléctrico u óptico, como son la
    transmisión y temporización de bits.

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    Subcapa de Convergencia de Transmisión (TC) Sub La subcapa
    TC es responsable de todas las funciones relacionadas con la
    transmisión de las células, como son el desacoplo
    de la velocidad de las células, el control de errores de
    cabecera (HEC, Header Error Control), la delimitación de
    las células a las tramas de transmisión y la
    generación y recuperación de tramas.

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    Subcapa de Convergencia de Transmisión (TC) Sub
    Transmisión de células (En las subcapas TC) Cuando
    la capa TC recibe una célula, calcula su HEC y termina de
    completar la cabecera de la célula ATM, así la capa
    TC tomará una secuencia de células con su HEC
    correspondiente y las transformara en una corriente de bits
    igualando con ella la corriente de bits del medio
    físico.

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    Subcapa de Convergencia de Transmisión (TC) Sub
    Recepción de células (En la subcapa TC) La capa TC
    en la recepción tendrá que convertir un flujo de
    bits en una corriente de células. ATM siempre mantiene un
    flujo constante de celdas de 53 bits ,por tanto el receptor
    deberá sincronizarse con el flujo de Bits, hasta que
    localice el principio de una celda, para a partir de ahí
    muestreara los siguientes 424 bits como la siguiente celda.

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    Subcapa de Convergencia de Transmisión (TC) Sub Las celdas
    ATM no tienen porque ir enmarcadas ni precedidas de ningún
    código de inicio de celda, y cuando el receptor recibe el
    primer bit este no tiene porque ser el de inicio de celda
    Problemas en la sincronización

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