f. Consulte y describa las características, arquitectura y protocolos de ATM.

ATM

El modo de transferencia asíncrona (asynchronous transfer mode, ATM) es una tecnología de telecomunicaciones desarrollada para hacer frente a la gran demanda de capacidad de transmisión para servicios y aplicaciones se hizo popular en 1988 cuando se decidió que esta tecnología de conmutación seria la usada por las futuras redes ISDN en banda ancha. ATM es diseñado para el transporte de datos sobre fibra óptica, de forma que el ancho de banda se reparte en bloques de tamaño idéntico denominados células (cells). Es una técnica del tipo Cell Relay orientada a la conmutación de células de tamaño constante a alta velocidad.

Característica

Conmutación de circuitos y de paquetes. Permite absorber todas las redes existentes con tendencia a una red global y única. El concepto de modo de transferencia surge con la conmutación de paquetes en telegrafía y de circuitos en telefonía. El Modo de transferencia involucra aspectos relacionados con la transmisión, multiplexación y conmutación. La palabra Asincrónico se refiere a la discontinuidad entre celdas del mismo usuario; desde el punto de vista de la transmisión en capa 1 es una red sincrónica soportada por la red SDH (Lopez, 2011).

El uso de celdas de tamaño fijo y pequeñas, permite que la conmutación se lleve a cabo por medio de hardware a una muy alta velocidad, además permite la escalabilidad de velocidad. Los primeros cinco bytes son para la información del encabezado y los otros 48 son para la carga o datos de la información del usuario.

ATM emplea circuitos virtuales, por lo que permite la garantía de una calidad de servicio determinada el transporte promiscuo de todas las velocidades hasta 150 Mb/s Cuando se establece la conexión ATM se reserva un ancho de banda en base a las necesidades, es decir que además de que pueden trabajar interfaces ópticas o eléctricas, proporciona una tecnología común para todo tipo de tráfico, voz, datos y video (Yezid Donoso Meisel, 2009).

Los circuitos que establece ATM son de dos tipos: caminos virtuales y circuitos virtuales, que son la unión de un conjunto de caminos virtuales.

El funcionamiento básico de un conmutador ATM es el siguiente: una vez recibida una celda a través de un camino o circuito virtual asigna un puerto de salida y un número de camino o circuito a la celda en función del valor almacenado en una tabla dinámica interna. Posteriormente retransmite la celda por el enlace de salida y con el identificador de camino o circuito correspondiente.

Los canales en la ATM son multiplexados en forma determinista (acceso sincrónico) o estadística (señales asincrónicas). En el primer caso se asegura la accesibilidad completa y se elimina la congestión (AAL1 en la capa 2).

ATM incumbe los niveles bajos del modelo de 7 capas y por ello se aplica para el operador de la red y no para el usuario. Sin embargo, la primera aplicación de ATM es como red LAN de tercera generación en redes corporativas. Se piensa que la evolución de X.25 hacia Frame Relay puede derivar directamente a ATM.

Orientada con-conexión, con transferencia de celdas. El tamaño fijo permite una conmutación basada en el hardware. De esta forma, los actuales centros de conmutación que trabajan con 8 bits en paralelo pasan a ser de 1 celda. Las señalizaciones utilizadas para sistemas ISDN de banda angosta son inadecuadas para banda ancha ATM.

Existen principalmente cuatro tipos de conexiones en ATM:

Conexiones virtuales permanentes. La conexión se efectúa por mecanismos extremos, principalmente a través del gestor de red, por medio del cual se programan los elementos de conmutación entre fuente y destino.

Conexiones virtuales conmutadas. La conexión se efectúa por medio de un protocolo de señalización de manera automática. Este tipo de conexión es la utilizada habitualmente por los protocolos de nivel superior cuando operan con ATM. Dentro de estas conexiones se pueden establecer dos configuraciones distintas:

· Conexión punto a punto: Se conectan dos sistemas finales ATM entre sí, con una comunicación uni- o bidireccional.

· Conexión punto multipunto: Conecta un dispositivo final como fuente con múltiples destinos finales, en una comunicación unidireccional.

El estándar define el protocolo orientado a conexión que las transmite y dos tipos de formato de celda:

· UNI (User to Network Interface o interfaz usuario a red) este se refiere a la conexión de un conmutador ATM de una empresa pública o privada con un terminal ATM de un usuario normal, siendo este último el más utilizado.

· NNI (Network to Network Interface o interfaz red a red) El cual se refiere a la conexión de conmutadores ATM en redes privadas.

Interfaz permite manejar ATM

La UNI liga un dispositivo de usuario a un switch público o privado y la NNI describe una conexión entre dos switches.

Como ATM es una red orientada a conexión, un enlace entre dos puntos empieza cuando uno transmite una solicitud a través de la UNI a la red. Un dispositivo responsable de señalización pasa la señal a través de la red a su destino. Si el sistema indica que se acepta la conexión, un circuito virtual es establecido a través de la red ATM entre los dos puntos. Ambas UNI contienen mapas para que las celdas puedan ser ruteadas correctamente. Cada celda contiene campos, un identificador de ruta virtual VPI (virtual path identifier) y un identificador de circuito virtual VCI (virtual circuit identifier) que indican estos mapeos.

El uso de celdas para transmitir datos no significa que los protocolos de hoy no sean usados. ATM es totalmente transparente a protocolo. La carga de cada celda es pasada por el switch sin ser "leida" a nivel binario. ATM usa el concepto de control de error y flujo de "fin a fin" en contraste a la red convencional de paquete conmutado que usa un control de error y flujo interno. Esto es que la red en sí no checa la carga de datos para errores y lo deja al dispositivo terminal final.

Campos de la Celda ATM

· GFC (Control de Flujo Genérico, Generic Flow Control, 4 bits): Labores de gestión de tráfico, pero en la práctica no es utilizado. Las celdas NNI lo emplean para extender el campo VPI a 12 bits.

· VPI (Identificador de Ruta Virtual, Virtual Path Identifier, 8 bits) y VCI (Identificador de Circuito Virtual, Virtual Circuit Identifier, 16 bits): Se utilizan para indicar la ruta de destino o final de la celda.

· PT (Tipo de Información de Usuario, Payload type, 3 bits): identifica el tipo de datos de la celda (de datos del usuario o de control).

· CLP (Prioridad, Cell Loss Priority, 1 bit): Nivel de prioridad de la celda, si este bit está activo cuando la red ATM esta congestionada la celda puede ser descartada.

· HEC (Corrección de Error de Cabecera, Header Error Correction, 8 bits): contiene un código de detección de error que sólo cubre la cabecera (no la información de usuario), y que permite detectar un buen número de errores múltiples y corregir errores simples.

Arquitectura

Las redes ATM están orientadas a conexión, para que la comunicación exista entre dos terminales debe enviar primero un paquete para establecer la conexión, llamadas Circuitos Virtuales, según recorre la subred todos los conmutadores en la ruta crean una entrada en sus tablas internas tomando nota de la existencia de la conexión y así reservar cualquier recurso que la misma necesitara.

Ya establecida la conexión, cada terminal puede empezar a transmitir datos. La idea básica en que se fundamenta ATM es transmitir toda la información en paquetes pequeños, de tamaño fijo, llamados celdas. Las celdas tienen un tamaño de 53 bytes. Parte del encabezado es el identificador de la conexión, por lo que los hosts emisor y receptor y todos los conmutadores intermedios pueden saber que celdas pertenecen a que conexiones, así cada conmutador sabe cómo enviar cada celda entrante.

Tamaño de las celdas

El tamaño de una celda ATM (53 bytes) fue diseñado para 64 kbps o superior.

El encabezado ATM puede ser comprimido o expandido por los estándares ATM de la estación base, un ejemplo de esto son los 2 bytes que contienen 12 bit para VCI (Virtual Chanel Identifier) y 4 bit de control. La movilidad debe ser tan transparente como sea posible para las partes extremas y la localización de los VCI deberá permanecer válida cuando el móvil se desplace a través de las diferentes pico-celdas con el mismo dominio.

Esquema de la aplicación

· Kernel: componente central de la arquitectura. También conocido como núcleo, es la parte fundamental del sistema. Es el software responsable de gestionar los recursos y brindar los servicios básicos al resto de los componentes.

· Plug-in: un plug-in (o plugin) es un programa que interactúa con el kernel aportando a éste funcionalidades o utilidades específicas.

El diseño de la aplicación se encuentra dividido en cuatro componentes principales: subsistema de máquina de estados, subsistema de presentación, subsistema de comunicaciones y subsistema de dispositivos. De estos cuatro componentes, el de máquina de estados funciona como kernel de la aplicación, mientras que los restantes han sido desarrollados como plug-ins del mismo