William Stallings Data and Computer Communications

1
William StallingsData and Computer Communications

• Capitolul 11
• Asynchronous Transfer Mode
• si Frame Relay

2
Arhitectura Protocolului

• Asemanari între ATM si comutarea pachetelor
• Transferul de date în portii mici
• Mai multe conexiuni logice prin aceasi interfata
  fizica
• În ATM fluxul pe o conexiune logica este în
  pachete de dim fixa numite celule ATM
• Control erori si flux la nivel minim
• overhead foarte mic
• Rata de date (physical layer) 25.6Mbps la
  622.08Mbps

3
Protocol Architecture (diag)
4
Modelul de referinta ATM

• Planul utilizator
• Furnizeaza transferul informatiilor utilizator
• Planul de Control
• Controlul apelului si al conexiunii
• Planul de Management
• Managementul planelor
• functii system integral
• Managementul Nivelelor sau straturilor ATM
• Resurse si parametrii protocoalelor

5
Conexiuni Logice ATM

• Canal Virtual (VCC)
• Analog cu circuit virtual în X.25
• Unitatea de baza a comutarii
• Între doi util. finali
• Full duplex
• Celule de dim. fixa
• Date, user-network exchange (control) si
  network-network exchange (management retea si
  rutare)
• Virtual path connection (VPC)
• Manunchi de VCC cu aceleasi capete

6
ATM Connection Relationships
7
Avantajele Cailor Virtuale

• Arhitectura retea simplificata
• Fiabilitate si performanta mai mare a retelei
• Procesare mai putina
• Timp de stabilire a conexiuni mai scurt
• Servicii retea mai bune

8
Call Establishment Using VPs
9
Utilizari Virtual Channel Connection

• Este între utilizatori finali
• End to end user data
• Semnale de control
• VPC furnizeaza capacitate globala
• VCC de catre utilizator
• Între utilizator final si retea
• Control
• Între entitati retea
• managementul traficului
• Rutare

10
VP/VC Caracterisitici

• Quality of service QoS
• Conexiuni permanente comutate si semipermanente
• Negocierea parametrilor de trafic si
  monitorizarea lor
• Numai VPC
• unele canale au utilizari predefinite VPC

11
Semnalizare de Control - VCC

• Se face pe canal separat
• Semi-permanent VCC
• Meta-signaling channel
• Canal de semnalizare permanent
• User to network signaling virtual channel
• For control signaling
• Utilizat pentru creerea circuitelor virtuale
  utilizator
• Semanlizare User to user virtual channel
• Within pre-established VPC
• Utilizat de doi end users fara interventia
  retelei pentru stab. si term VCC utilizator

12
Control Signaling - VPC

• Semi-permanent
• Customer controlled
• Network controlled

13
Celule ATM Cells

• Dim fixa
• antet de 5 octeti
• 48 octeti informatie utila
• Celule de dim mica reduc întarziere în cozi pt.
  celule prioritare
• Celule mici pot fi comutate eficient
• Implementarea comutarii hard mai usoara pt.
  celule mici

14
ATM Cell Format
15
Format Antet

• Controlul fluxului
• numai la interfata user retea
• controlul fluxului numai în acest punct
• Virtual path identifier VPI
• Virtual channel identifier VCI
• Tip Date
• e.g. date user sau management retea
• Cell loss priority
• Header error control

16
Header Error Control

• 8 biti pt. controlul erorii
• Calculat pe 32 biti ai antetului
• Permite si corectia de erori simple

17
HEC Operation at Receiver
18
Transmisia Celulelor ATM

• 622.08Mbps
• 155.52Mbps
• 51.84Mbps
• 25.6Mbps
• Nivel fizic bazat pe celule
• Nivel fizic bazat pe SDH

19
Nivel fizic bazat pe celule

• Nu este cadrare
• Flux continuu de celule de 53 octeti
• Alinierea celulelor se deduce din calculul
  campului de ctrl eroare antet

20
Cell Delineation State Diagram
21
Impact of Random Bit Errors on Cell Delineation
Performance
22
Nivel fizic SDH

• Structura impusa fluxului ATM
• e.g. for 155.52Mbps
• Util. cadrul STM-1 (STS-3)
• Poate transporta ATM si STM
• Unele conexiuni direct peste STM
• Tehnici de multiplexare SDH pot combina mai multe
  fluxuri ATM

23
STM-1 Payload for SDH-Based ATM Cell Transmission
24
Categorii de Servicii ATM

• Timp real
• Constant bit rate (CBR)
• Real time variable bit rate (rt-VBR)
• Non timp real
• Non-real time variable bit rate (nrt-VBR)
• Available bit rate (ABR)
• Unspecified bit rate (UBR)

25
Real Time Services

• Întârzierea
• Variatia întârzierii (jitter)

26
CBR

• Rata de date fixa disponibila tot timpul
• Întîrziere maxima strict delimitata
• Audio video necomprimat
• Video conferinta
• audio interactive
• distributie A/V

27
rt-VBR

• Aplicatii sensibile la timp
• Întârziere si jitter putin variabile
• applicatii rt-VBR transmit cu rate care variaza
  în time
• ex. video comprimat
• Produce cadre de dim variabila
• Rata originala necomprimata este constanta
• rata comprimata este variabila
• Conexiunile pot fi multiplexate în timp

28
nrt-VBR

• este posibila prezicerea caracteristicilor
  traficului
• Q0S mai bun la pierderi si întîrzieri
• End system specifica
• Peak cell rate rata de varf
• Sustainable or average rate rata medie
• Measure of how bursty traffic is burst
• ex. rezervari bilete, tranzactii bancare

29
UBR

• ramâne capacitate libera peste CBR si VBR
• nu toate resursele epuizate
• VBR de tip rafala
• pt. aplicatii tolerante la intarz si pierderi
• ex. TCP
• Celule comutate pe baza FIFO
• serviciu de tip best effort

30
ABR

• Aplicatia specifica maximul peak cell rate (PCR)
  si minimum cell rate (MCR)
• Resurse alocate pt MCR
• Capacitate ramasa împartita echitabil
• ex.interconectare LAN

31
ATM Bit Rate Services
32
Nivelul adaptare ATM

• Suport pt. protocoale de transfer informatie
  nebazate pe ATM
• PCM (voice)
• Asambleaza bitii în celule
• Re-asambleaza în flux
• IP
• fragmenteaza pachete IP în celule

33
Serviciile nivelelor de adaptare

• Trateaza erorile de transmisie
• Segmentare si reasamblare
• Treateaza celule pierdute sau prost inserate
• Controlul fluxului si timing

34
Tipuri de Aplicatii suportate

• Circuit emulation
• VBR voice and video
• General data service
• IP over ATM
• Multiprotocol encapsulation over ATM (MPOA)
• IPX, AppleTalk, DECNET)
• LAN emulation

35
AAL Protocols

• Convergence sublayer (CS)
• Support for specific applications
• AAL user attaches at SAP
• Segmentation and re-assembly sublayer (SAR)
• Packages and unpacks info received from CS into
  cells
• Four types
• Type 1
• Type 2
• Type 3/4
• Type 5

36
Frame Relay

• Proiectat pt. a fi mai eficient decât X.25
• Dezvoltat înainte de ATM
• Mai multe instalari ca ATM
• ATM mai interesant pt. viteze mari

37
Frame Relay Background - X.25

• Call control packets, in band signaling
• Multiplexing of virtual circuits at layer 3
• Layer 2 and 3 include flow and error control
• Considerable overhead
• Not appropriate for modern digital systems with
  high reliability

38
Frame Relay - Diferente

• Controlul conexiunii pe o alta conexiune logica
• Multiplexarea si comutarea la nivel 2
• se elimina un nivel de procesare
• Fara control al erorii la fiecare nod
• End to end flow and error control (if used) are
  done by higher layer
• Single user data frame sent from source to
  destination and ACK (from higher layer) sent back

39
Avantaje si Dezavantaje

• Se pierde ctrl. erori si flux link cu link
• Fiabilitate mai mare, nu este o problema
• Proces de comunicatie mai suplu
• Intârz. mai mici
• Debit mai mare
• ITU-T recomanda Frame Relay peste 2Mbps

40
Protocol Architecture
41
Control Plane

• Between subscriber and network
• Separate logical channel used
• Similar to common channel signaling for circuit
  switching services
• Data link layer
• LAPD (Q.921)
• Reliable data link control
• Error and flow control
• Between user (TE) and network (NT)
• Used for exchange of Q.933 control signal messages

42
User Plane

• End to end functionality
• Transfer of info between ends
• LAPF (Link Access Procedure for Frame Mode Bearer
  Services) Q.922
• Frame delimiting, alignment and transparency
• Frame mux and demux using addressing field
• Ensure frame is integral number of octets (zero
  bit insertion/extraction)
• Ensure frame is neither too long nor short
• Detection of transmission errors
• Congestion control functions

43
LAPF Core Formats
44
User Data Transfer

• Un singur tip de cadre
• User data
• Nu exista cadre de controll
• Fara semnalizare în banda
• fara numar de secventa
• Fara cntrl. erori sau flux