Redes de alta velocidade
A célula ATM
Estrutura
A célula ATM
célula ATM
...
...
cabeçalho
(rótulo)
5 octetos
(5 x 8 bits)
...
...
campo de informação
(“payload”)
48 octetos
(48 x 8 bits)
Os dados transportados no “payload” podem ter sido gerados em
qualquer fonte e trafegar em qualquer velocidade.
2
A vantagem da segmentação



As informações são segmentadas em células:
 Mensagens de dados podem ser longas (até 64 kbytes).
Pela segmentação, informações de voz e vídeo podem ter
prioridade e não precisam esperar mais do que o tempo
necessário para a transmissão de 53 octetos (3 ms em 155
Mb/s) para ter acesso ao canal de transmissão.
Com Frame Relay a espera é um intervalo aleatório que
pode chegar a vários milissegundos.
3
A estrutura da célula ATM
Bit no
8
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
5
VCI
VCI
PTI
HEC
CLP
b
y
t
e
s
4
8
Campo de informações
(payload)
b
y
t
e
s
VCI : Virtual Channel Identifier; VPI : Virtual Path Identifier; GFC : Generic Flow Control;
HEC : Header Error Check; PTI: Payload Type Identifier; CLP: Cell Loss Priority.
cabeçalho
campo
GFC
VPI
VCI
PTI
CLP
HEC
TOTAL
no de
bits
4
8
16
3
1
8
40 bits
(5 bytes)
4
A estrutura das células UNI e NNI
UNI (user network interface)
NNI (node network interface)
8
8
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
7
6
4
3
2
1
VPI
VPI
VCI
VCI
5
VCI
VCI
PTI
CLP
VCI
PTI
HEC
HEC
Campo de informações
(payload)
Campo de informações
(payload)
CLP
VCI : Virtual Channel Identifier - associa cada célula particular com um canal virtual.
VPI : Virtual Path Identifier - permite que grupos de canais virtuais sejam manuseados como entidade
única.
GFC : Generic Flow Control - relacionado com o fluxo no terminal de acesso ao enlace do usuário.
HEC : Header Error Check - detecção e correção de erros nos campos.
UNI : interface entre o equipamento do usuário e a terminação da rede.
NNI : interface entre a infra-estrutura de transmissão e o nó da rede.
5
Campos do cabeçalho das células ATM
Campo
UNI
(bits)
4
8
16
3
1
8
GFC
VPI
VCI
PTI
CLP
HEC
NNI
(bits)
---12
16
3
1
8
Descrição
Não tem significado ponta a ponta, não é utilizado
Identificador de caminho virtual
Identificador de circuito virtual
Indica o tipo de dados: de usuário ou de gerência
Indica célula sujeita a descarte, de baixa prioridade
Controle de erro do cabeçalho
UNI (user network interface)
NNI (node network interface)
8
8
7
6
5
4
GFC
VPI
3
2
1
VPI
VCI
7
6
4
3
2
1
VPI
VPI
VCI
VCI
5
VCI
VCI
PTI
CLP
VCI
PTI
HEC
HEC
Campo de informações
(payload)
Campo de informações
(payload)
CLP
VCI : Virtual Channel Identifier
VPI : Virtual Path Identifier
PTI : Payload Type Identifier
GFC : Generic Flow Control
HEC : Header Error Check
CLP : Cell Loss Priority
O campo GFC só possui
significado na célula UNI
6
Campo GFC
8




Formado pelos 4 1os bits do 1o byte (octeto) do
cabeçalho
exerce funções de controle de tráfego entre
estação terminal e rede
 função apenas na UNI
define mecanismo usado pela rede para
controlar o tráfego de usuário de acordo com
perfil de qualidade de serviço (QoS)
O campo GFC é suprimido no interior da rede
 4 bits são aproveitados para expandir o
campo VPI de 8 para 12 bits
 amplia a capacidade de conexões VP
(VPC)
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
VCI
VCI
PTI
CLP
HEC
Campo de informações
(payload)
GFC : Generic Flow Control
7
Identificadores VPI e VCI
8
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
VCI


Identificam a rota e o canal
virtuais a serem seguidos
pelas células de uma fonte de
informação
O identificador de canal
virtual (VCI) e o identificador
de rota virtual (VPI) formam
os campos principais
associados aos conceitos de
VC e VP
VCI
PTI
CLP
HEC
Campo de informações
(payload)
VCI : Virtual Channel Identifier
VPI : Virtual Path Identifier
VC: Virtual Channel
VP: Virtual Path
8
Campo PTI-1

8
Identifica o tipo de informação
contida no campo de informação
(payload)
 o 1o bit é zero


indica que é célula de usuário
o 1o bit é um


indica célula com informação de
gerenciamento de recursos (célula
RM-resource management)
 controle de tráfego e
congestionamento
indica célula de operação e
manutenção (célula OAM-operation
administration maintenance)
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
VCI
VCI
PTI
CLP
HEC
Campo de informações
(payload)
PTI : Payload Type Identifier
9
Campo PTI

o 2o bit do campo PTI das
células de usuários é utilizado
para notificar a estação final de
ocorrência de
congestionamento
8
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
VCI
VCI
PTI
CLP
HEC

Quando uma célula passa por
um nó congestionado (buffers
com ocupação máxima) ela é
marcada por meio deste 2o bit

PTI :Campo
PayloaddeType
Identifier
informações
(payload)
a estação final pode enviar uma
mensagem de volta solicitando que
a estação emissora reduza a taxa
de emissão de células para
garantir QoS
10
Campo PTI
8

o 3o bit do campo PTI das
células de usuários é zero


indica que a célula é
continuação de uma seqüência
de células que compõem um
quadro SAR-SDU
o 3o bit do campo PTI das
células de usuários é um

indica que é a última célula do
quadro SAR-SDU
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
VCI
VCI
PTI
CLP
HEC
PTICampo
: Payload
Type Identifier
de informações
(payload)
O quadro SAR-SDU
(segmentation and
reassembling-service data unit)
integra o subnível SAR
(segmentation and reassembling)
do nível AAL
(ATM adaptation layer)
11
Campo PTI: codificação
PTI
000
001
010
011
100
101
110
111
Tipo de Célula
Usuário
OAM
RM
Reservado
Especificação
Célula não passou por congestionamento
Célula é continuação de uma SAR-SDU
Última célula de uma SAR-SDU
Célula passou por congestionamento
Célula é continuação de uma SAR-SDU
Última célula de uma SAR-SDU
Célula OAM associada ao fluxo F5 (nível de segmento de VCC)
Célula OAM associada ao fluxo F5 (ponta a ponta de um VCC)
Célula com informação de gerenciamento de recursos (como largura de faixa)
Para utilização futura no sistema
cabeçalho
8
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
campo
VCI
VCI
PTI
HEC
Campo de informações
(payload)
CLP
PTI : Payload Type Identifier
SAR : segmentation and reassembling
SDU : service data unit
OAM : operation administration & maintenance
RM : resource management
GFC
VPI
VCI
PTI
CLP
HEC
TOTAL
no de
bits
4
8
16
3
1
8
40 bits
(5 bytes)
12
Campo CLP


Formado por 1 único bit
define mecanismo de prioridade no descarte
de células
 descarte de células pode ser necessário
quando há congestionamento em transbordo
de buffers em comutadores ATM


problema impossível de ser evitado por causa
da natureza estatística do processamento do
sinal
8
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
VCI
VCI
PTI
CLP
HEC
CLP : Cell Loss Priority
Campo de informações
(payload)
O bit CLP marca a célula
 o bit CLP é um


indica prioridade para descarte de célula. Se
for preciso descartar células, esta será a
primeira
o bit CLP é zero

célula de alta prioridade. Não será descartada
na medida do possível
13
Campo CLP

Bit CLP pode ser usado tanto pela rede
quanto pelo usuário

Utilização pela rede
 um contrato definindo as características de
tráfego é estabelecido durante o processo
de realização de uma VC para que a rede
garanta QoS
 a rede monitora o fluxo do usuário para
garantir o cumprimento do contrato de
tráfego
 se há detecção de célula violando o
parâmetro


a rede pode descartar a célula na própria
interface
pode aceitar a célula, porém marcando-a para
provável descarte se houver algum problema
8
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
VCI
VCI
PTI
HEC
CLP : Cell Loss Priority
Campo de informações
(payload)
14
CLP
Campo CLP

Bit CLP pode ser usado tanto pela rede
quanto pelo usuário

Utilização pelo usuário
 pode marcar células que considera de alta
prioridade, como alguns quadros em
8
seqüência de vídeo
7CLP
6
: 5Cell4 Loss
3 Priority
2
1
GFC
VPI
VPI
VCI
VCI
VCI
PTI
CLP
HEC
Campo de informações
(payload)
15
Campo HEC

Realiza 2 funções
 detecção e correção de erro de
cabeçalho

8
7
6
5
4
3
2
GFC
VPI
VPI
VCI
1
VCI
VCI
PTI
CLP

HEC
os 8 bits do HEC servem para implementar
um mecanismo do tipo cyclic redundancy
Campo de informações
(payload)
check (CRC-8) que atua sobre os 4
primeiros bytes (octetos) do cabeçalho
HEC : Header Error Correction

além de detectar pode corrigir erros de 1 bit
 reduz a probabilidade de
encaminhamento errado de células e a
multiplicação de erros
identificação de início e final das
células
16
Cabeçalho da célula ATM (ITU-T)
Plano
Cell Type (UNI)
Unassigned Cell (idle cell)
Células do
Ressource Management Cells
Plano de Usuário General broadcast cells
User information cells
Segment OAM flow F4 cells
End-to-end OAM flow F4 cells
Células do plano Segment OAM flow F5 cells
de
End-to-end OAM flow F5 cells
Controle e
Poin-to-point signalling cells
Sinalização
Meta-signalling cells
VPI
0000.0000
yyyyyyyy
xxxxxxxx
yyyyyyyy
yyyyyyyy
yyyyyyyy
yyyyyyyy
yyyyyyyy
xxxxxxxx
xxxxxxxx
VCI
00000000.00000000
zzzzzzzz zzzzzzzzz
00000000.00000010
vvvvvvvv vvvvvvvv
00000000.00000011
00000000.00000100
zzzzzzzz zzzzzzzzz
zzzzzzzz zzzzzzzzz
00000000.00000101
00000000.00000001
PTI CLP
0
110
A
0AA
B
0CU
L
0A0
A
0A0
A
100
A
101
A
0AA
B
0A0
B
A : bit disponível para ser usado pelo nível ATM.
B : bit a ser posto em 0 pela entidade originadora (rede pode alterar seu valor).
C : bit usado pelo mecanismo de Explicit Forward Congestion Indication (EFCI).
L : bit do mecanismo de Cell Loss Priority.
U : bit de indicação de usuário do nível ATM para usuário do nível ATM (usado pelo AAL-5).
x : qualquer valor de VPI. (para VPI=0, o valor de VCI é valido para sinalização com troca local).
y : qualquer valor de VPI..
z : qualquer valor de VCI diferente de zero.
v : qualquer valor de VCI acima de 0031H.
17