ATM (Modo de Transferência Assíncrona)

Pessoal, segue o primeiro artigo elaborado por um leitor do blog. O autor deste é o Ariel Santana de Aniceto. Ariel, agradeço pelo trabalho e pelo artigo! Espero que renda muitos comments 😉 !

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Artigo: ATM
Autor: Ariel Santana de Aniceto
Data: 15/05/2010 

ATM (Modo de Transferência Assíncrona) é um padrão da ITU-T (União Internacional de Telecomunicações – Setor de Padronização em Telecomunicações) para a transmissão de células. Estas células possuem tamanho fixo de 53 bytes e podem levar diferentes tipos de serviços, dados, voz ou vídeo. Diferente do padrão TDM (Multiplexador por Divisão de Tempo) que utiliza uma tecnologia síncrona, onde cada usuário é designado a um intervalo de tempo e nenhuma outra estação poderá enviar durante este intervalo, com o ATM os intervalos de tempo estão disponíveis sob demanda para cada usuário, utilizando padrões de identificação de origem da transmissão no cabeçalho da célula ATM.

As redes ATM são formadas por switches ATM e por dispositivos que contém um adaptador de interfaces de rede ATM, chamados de pontos finais (ou sistemas finais), exemplos de sistemas finais são roteadores com interface ATM e Ethernet, DSUs e estações de trabalho (Workstations). Os switches ATM suportam dois tipos de interfaces primárias, UNI e NNI. Além destas interfaces, existe o tipo B-ICI (Broadband Interexchange Carrier Interconnect) que interconecta diferentes provedores de ATM.

As interfaces UNI são utilizadas para interligar estações privadas e públicas. Quando uma interface UNI possui número privado, ela encontra se configurada no sistema final ou no switch ATM e é utilizado para a comunicação de redes privadas, possuindo significância local. Quando possui UNI pública é para interligar uma rede privada com a rede pública. A grosso modo podemos comparar as interfaces UNI privadas aos endereços IP não roteáveis, como o 10.0.0.0, ele é reconhecido apenas localmente, quando precisa ser roteado na rede pública utiliza uma tradução para endereço público (no caso do ATM uma interface de UNI público). As interfaces NNI são utilizadas para interconectar switches ATM públicos.

A estrutura das células ATM é diferenciada dos pacotes IP ou IPX, sendo composta pelo campo cabeçalho e payload.

O campo cabeçalho possui estruturas diferenciadas entre interfaces UNI e NNI.

 

Significado do cabeçalho:

• • GFC (Controle de Fluxo Genérico) – Fornece funções de significância local, como identificação de estações que compartilham a mesma interface ATM.
  • VPI (Identificador de Caminho Virtual) – Junto com o VCI, fornece o destino seguinte de uma célula.
  • VCI (Identificador de Canal Virtual) – Junto com VPI, fornece o destino seguinte de uma célula.
  • PT (Tipo de Payload) – Indica no primeiro bit se a célula contém dados do usuário ou dados de controle. O segundo bit é usado para indicar se a congestionamento e o terceiro bit informa se é a última célula de uma série.
  • CLP (Perda de Prioridade por Congestionamento) – Indica se a célula deverá ser descartada.
  • HEC (Controle de Erro de Cabeçalho) – Calcula o total de verificação somente no próprio cabeçalho.

O ATM fornece três tipos de serviço, o PVC (Circuitos Permanentes Comutados), SVC (Circuitos Virtuais Comutados) e serviço sem uma conexão. O serviço PVC inclui a conectividade estática e de forma manual, garantindo a disponibilidade de uma conexão e não havendo a necessidade de se configurar procedimentos de chamada entre os switches. O SVC é criado e iniciado dinamicamente e permanece em uso somente enquanto os dados estão sendo transferidos. O SVC inclui flexibilidade de conexão e a configuração da chamada pode ser manipulada automaticamente por um dispositivo da rede.

As redes ATM são fundamentalmente orientadas a conexão, sendo necessária a configuração de um VC (Canal Virtual) antes de se realizar qualquer transferência de dados. Existem dois tipos de conexão ATM: os caminhos virtuais (VP) que utilizam identificadores de caminho virtual, e canais virtuais (VC) que utilizam a combinação de um VPI e um identificador de canal virtual (VCI).

O caminho virtual consiste em um pacote de canais virtuais, que são todos comutados de maneira transparente pela rede ATM com base em um VPI comum. Todos os VCIs e VPIs, porém, têm um significado apenas local em um determinado link e são remapeados em cada switch.

Quando uma célula é recebida por um link em um valor conhecido de VCI ou de VPI, o switch ATM confere o valor da conexão em sua tabela de tradução local para determinar a(s) porta(s) de saída da conexão e o novo valor do VPI/VCI da conexão nesse link. Após o switch retransmitir a célula com o identificador de conexão apropriado. Estes valores são remapeados a cada switch.

Ao realizar uma comparação do modelo de referência OSI com o modelo de referência ATM, pode se observar que o ATM corresponde à camada física e a uma parte da camada de link de dados (enlace) modelo de referência OSI.

O modelo de referência ATM é composto pelos planos:

• • Controle – Responsável pela geração e administração das solicitações de sinalização.
  • Usuário – Responsável pela administração da transferência de dados.
  • Administração – Contém dois componentes:
    • Administração da camada – Gerencia as funções específicas da camada como a detecção de falhas e problemas de protocolos.
    • Administração do plano – Gerencia e coordena as funções relacionadas ao sistema completo.

O modelo de referência ATM é composto pelas seguintes camadas ATM:

• • Camada física – Análoga à camada física do modelo OSI.
  • Camada ATM – a camada ATM combinada com a camada de adaptação ATM é quase análoga à camada de link de dados do modelo OSI. Ela estabelece conexões e é responsável pela passagem de células ATM na rede.
  • Camada de adaptação ATM (AAL) – É responsável pelo isolamento dos protocolos da camada superior dos detalhes dos processos ATM.

A camada física ATM é dividida em duas subcamadas:

• • PMD (Dependente do Meio Físico) – Possui duas funções: sincronizar a transmissão e a recepção, enviando e recebendo um fluxo contínuo de bits com informações associadas referentes ao tempo e especificar as mídias físicas para o meio físico utilizado, exemplo DS-3/E3 de 155 Mbps usando 8B/10B em cabo STP.
  • TC (Convergência de Transmissão) – Possui quatro funções: verificar o delineamento de células, geração e verificação de sequências para o HEC, ajuste da taxa de células e a adaptação de frames para a transmissão.

A camada de adaptação ATM é dividida em:

• • AAL1 – Serviço orientado a conexão. Adequado para a manipulação de aplicações de emulação de circuitos, como conferência de voz e vídeo.
  • AAL3/4 – Serviço tanto orientado a conexão como sem uma conexão. Projetada para servidores de serviços de rede, com conformidade com o SMDS.
  • AAL5 – Serviço tanto orientado a conexão como sem uma conexão. Adequado para o uso de dados.

Os endereços ATM são baseados no uso de endereços E.164 para redes públicas ATM, com formatos de endereço baseado na estrutura dos endereços de pontos de acesso de serviços (NSAP). O NSAP é formado por três componentes, o Identificador de Autoridade e Formato (AFI), o Identificador de Domínio Inicial (IDI) e a Parte Específica do Domínio (DSP).

O ATM oferece serviços de garantia de QoS, incluindo contrato, modelagem e política de tráfego. Para estabelecer uma conexão com outro dispositivo ATM, o switch envia um pacote de solicitação diretamente ao switch a que está conectado. Essa solicitação contém o endereço de destino, como qualquer parâmetro de QoS exigido para a conexão. Os protocolos de sinalização poderão variar conforme o tipo de link ATM, que poderão ser UNI ou NNI. A sinalização UNI 3.1 se baseia na sinalização Q.2931 de rede pública, desenvolvido pelo ITU-T, sendo VPI=0, VPI=5.

Quando uma rede Ethernet ou Token Ring deseja utilizar dispositivos ATM para interligar os seus sites, o switch ATM ou o sistema final precisa utilizar o protocolo LANE. O protocolo LANE, emula uma rede LAN em ATM de forma transparente.