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REDES DE TELECOMUNICAÇÕES
ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE - ATM
8º PERÍODO – ENGENHARIA ELÉTRICA
Prof. Msc. Fernando Palma Batista
fernandop@fasa.edu.br
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ATM
O que é?
O ATM é uma tecnologia de comutação de dados de alta velocidade para WANs (Wide Area Network), usada para interligar redes locais, metropolitanas e de longa distância para aplicações de dados, voz, áudio e vídeo.
Fornece um meio para envio de informações por meio de uma rede de dados, dividindo essas informações em pacotes de tamanho fixo denominados células.
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ATM
O que é?
Essa tecnologia utiliza o processo de comutação por pacotes no modo circuito virtual, que é adequado para envio de informações com diferentes requisitos de tempo e funcionalidades.
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ATM
Vantagens
Suporta taxas de transmissão de até 622 Mbps.
Aloca banda e recursos para diferentes serviços (QoS).
Possui baixo custo de processamento de suas células, pelas mesmas possuírem tamanho fixo de 53 bytes.
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ATM
Vantagens
Integra vários tipos de tráfego (voz, dados, vídeo).
Pode interoperar com outros protocolos e aplicações, tais como Frame Relay, TCP/IP, Gigabit Ethernet, tecnologias wireless, SDH/SONET, entre outros.
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ATM
Restrições
Custo elevado e desenvolvimento de outras tecnologias tais como Ethernet, e TCP/IP, inibiram sua maior disseminação.
O uso de interfaces ATM diretamente aplicadas em computadores, estações de trabalho e servidores de alto desempenho não foi tão grande como se esperava.
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ATM
Composição
Uma rede ATM é composta por
Equipamentos de usuários: PCs, estações de trabalho, servidores, computadores de grande porte, PABX, etc.
Equipamentos de acesso com interface ATM: roteadores de acesso, hubs, switches, bridges, etc.
Equipamentos de rede: switches, roteadores de rede, equipamentos de transmissão para taxas mais elevadas, etc.
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ATM
Composição
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ATM
Interfaces da rede
Na tecnologia ATM as conexões são de 2 tipos:
UNI (User-network interface): Conexão entre equipamentos de acesso ou de usuário a equipamentos de rede. Neste caso, informações do tipo de serviço são relevantes para a forma como os dados serão tratados na rede, e referem-se a conexões entre usuários finais
NNI (Network node interface): é a conexão entre equipamentos de rede. Aqui, o controle de tráfego é função única e exclusiva das conexões virtuais configuradas entre os equipamentos de rede.
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ATM
Interfaces da rede
Na tecnologia ATM as conexões são de 2 tipos:
UNI (User-network interface): Conexão entre equipamentos de acesso ou de usuário a equipamentos de rede. Neste caso, informações do tipo de serviço são relevantes para a forma como os dados serão tratados na rede, e referem-se a conexões entre usuários finais
NNI (Network node interface): é a conexão entre equipamentos de rede. Aqui, o controle de tráfego é função única e exclusiva das conexões virtuais configuradas entre os equipamentos de rede.
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ATM
Interfaces da rede
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ATM
Camadas
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ATM
Camadas
No modelo ATM, todas as camadas possuem funcionalidades de controle e de usuário (serviços), conforme apresentado na figura
Camada AAL (ATM Adaptative Layer): é responsável pelo fornecimento de serviços para a camada de aplicação superio. Subdividade em
CS (Convergence Sublayer): converte e prepara a informação do usuário para o ATM e controla as conexões virtuais.
SAR (Segmentation and Reassembly): fragmenta as informações para encapsular na célula ATM.
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ATM
Camadas
A camada AAL implementa ainda os respectivos mecanismos de controle, sincronismo, sinalização e QoS.
Camada ATM: responsável pela construção, processamento e transmissão das células, e pelo processamento das conexões virtuais. Esta camada também processa os diferentes tipos e classes de serviços e controla o tráfego da rede. Nos equipamentos de rede, trata todo o tráfego de entrada e saída, aumentando a eficiência do protocolo.
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ATM
Camadas
Camada física: provê os meios para transmitir as células ATM. Tem como subcamadas:
TC (Transmission Convergence): mapeia as células ATM nos formatos dos frames da rede de transmissão (SDH, SONET, PDH, etc.), transforma o fluxo de células em fluxo de bit, gera o Header Error Control (HEC).
PM (Physical Medium): temporiza os bits do frame de acordo com o relógio de transmissão, promove conversão eletro-óptica.
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ATM
Conexões virtuais
A tecnologia ATM é baseada em conexões virtuais. O ATM implementa essas conexões virtuais em 3 conceitos
TP (Transmission Path): rota de transmissão física entre 2 equipamentos adjacentes da rede ATM.
VP (Virtual Path): rota virtual configurada entre 2 equipamentos adjacentes da rede ATM. O VP usa como infraestrutura o TP. Cada VP tem um indificador VPI (Virtual Path Identifier), que deve ser único para um dado TP.
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ATM
Conexões virtuais
A tecnologia ATM é baseada em conexões virtuais. O ATM implementa essas conexões virtuais em 3 conceitos
VC (Virtual Channel): cada canal configurado também entre 2 equipamentos adjacentes da rede ATM. O VC usa como infraestrutura o VP. Um VP pode ter um ou mais VC’s. Cada VC tem um identificador VCI (Virtual Channel Identifier), que também deve ser único em um mesmo TP.
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ATM
Conexões virtuais
Definem-se, então, 2 tipos de conexões virtuais
VPC (Virtual Paths Connection): é a conexão de rota virtual definida entre 2 equipamentos de acesso ou de usuário. Uma VPC é uma coleção de VP’s configuradas para interligar origem e destino.
VCC (Virtual Channel Connection): é a conexão de canal virtual definida entre 2 equipamentos de acesso ou de usuário. Uma VCC é uma coleção de VC’s configuradas para interligar origem e destino.
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ATM
Conexões virtuais
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ATM
Conexões virtuais
Essas conexões são sempre bidirecionais, embora a banda em cada direção possa ter taxas distintas ou até mesmo zero. Ao serem configuradas, apenas os identificadores VPI/VCI nas conexões UNI da origem e do destino tem os mesmos valores. Nas conexões NNI entre equipamentos os valores de VPI/VCI são definidos em função da disponibilidade de VP’s ou VC’s.
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ATM
Conexões virtuais
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ATM
Conexões virtuais: comutação
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ATM
Conexões virtuais
A partir dessas conexões virtuais, o ATM implementa todos os seus serviços. Em especial, o ATM implementa também os circuitos virtuais mais comuns, são:
PVC (Permanent Virtual Circuit): esse circuito virtual é configurado pelo operador na rede através do sistema de Gerência de Rede, como sendo uma conexão permanente entre 2 pontos. Seu encaminhamento através dos equipamentos da rede pode ser alterado ao longo do tempo devido à falhas ou reconfigurações de rotas, porém as portas de cada extremidade são mantidas fixas e de acordo com a configuração inicial.
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ATM
Conexões virtuais
SVC (Switched Virtual Circuit): esse circuito virtual disponibilizado na rede de forma automática, sem intervenção do operador, como um circuito virtual sob demanda, para atender, entre outras, as aplicações de Voz que estabelecem novas conexões a cada chamada. O estabelecimento de uma chamada é comparável ao uso normal de telefone, onde a aplicação de usuário especifica um número de destinatário para completar a chamada, e o SVC é estabelecido entre as portas de origem e destino.
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ATM
Estrutura da célula
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ATM
Estrutura da célula
O cabeçalho é composto por 5 bytes com as seguintes informações:
GFC (General Flow Control): com 4 bits, é usado para controle de fluxo.
VPI (Virtual Path Identifier): com 12 bits, representa o número da rota virtual até o destinatário da informação útil, e tem significado local apenas para a porta de origem.
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ATM
Estrutura da célula
O cabeçalho é composto por 5 bytes com as seguintes informações:
VCI (Virtual Channel Identifier): com 16 bits, representa o número do canal virtual dentro de uma rota virtual específica. Também se refere ao destinatário da informaçãoútil e tem significado local apenas para a porta de origem. 
PT (Payload Type): com 3 bits, identifica o tipo de informação que a célula contém (de usuário, de sinalização ou de manutenção).
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ATM
Estrutura da célula
O cabeçalho é composto por 5 bytes com as seguintes informações:
CLP (Cell Loss Priority): com 1 bit, indica a prioridade relativa da célula. Células de menor prioridade são descartadas antes que as células de maior prioridade durante períodos de congestionamento.
HEC (Header Error Check): com 8 bits, é usado para detectar e corrigir erros no cabeçalho.
A informação útil, com 48 bytes carrega as informações de usuário ou de controle do protocolo. A informação útil é mantida intacta ao longo de toda a rede, sem verificação ou correção de erros.
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ATM
Categorias de serviços
As categorias de serviços correspondem à classificações dos dados em uma rede ATM, de acordo com o tipo de informação trafegado.
O tratamento das informações na rede é diferente para informações de tipo diferente. Esse tratamento é realizado baseado nas categorias de serviços.
Serviços como áudio e vídeo interativo precisam ter um tratamento diferenciado e prioritário em relação a dados correspondentes a um documento que será transferido.
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ATM
Sinalização
A partir desse conjunto de funções, podem ser estabelecidas as diversas funcionalidades dos serviços existentes no ATM:
Estabelecimento de conexões ponto a ponto.
Estabelecimento de conexões multiponto-multiponto
Estabelecimento de conexões multicast
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ATM
Congestionamento
A capacidade de transporte da Rede ATM é limitada pela sua banda disponível. Conforme o tráfego a ser transportado aumenta, a banda vai sendo alocada até o limiar onde não é possível receber o tráfego adicional. Quando atinge esse limiar, a rede é considerada congestionada, embora ainda possa transportar todo o tráfego entrante.
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ATM
Congestionamento
Caso os equipamentos de usuário continuem a enviar tráfego adicional, a rede é levada ao estado de congestionamento severo, o que provoca a perda de células por falta de banda. Nesse estado, os procedimentos de reenvio de pacotes perdidos dos equipamentos usuários concorrem com o tráfego existente e a rede entra em acentuado processo de degradação.
A rede ATM implementa uma série de mecanismos de controle de congestionamento, para evitar a degradação da transmissão.
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ATM
Exercícios
Qual o tipo de comutação utilizado na rede ATM?
Quais são os componentes da rede e como eles estão conectados?
Quais são suas interfaces e qual é o principal propósito de cada uma?
Descrever o que são e como estão relacionados
Transmission Path
Virtual Path.
Virtual Channel
Virtual Circuit.
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ATM
Exercícios
Explique como é o endereçamento e a comutação na rede ATM.
Qual a diferença entre PVC e SVC?
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