sincronizacion y atm
TRANSCRIPT
SINCRONIZACION
DE REDES DIGITALES
Y
TECNOLOGIA ATM
Por:
Milton Andres Toro
Jose Luis Maya
Paul Gomez
SINCRONIZACION
DE REDES DIGITALES
SINCRONISMO
Cuando el modo detransmisión entre dos
equipos es asíncrono éstosno tienen un reloj común,pero es necesario que el receptor sepa enque instante reciba un bit y cual es laduración del mismo ya que tiene querecogerlo del enlace para interpretar lainformación que le está llegando.
SINCRONISMOEl emisor envía la información en bloques depalabras, cada vez que va a transmitir una palabraenvía un bit denominado de arranque, que indicaráal receptor que va a comenzar a recibir un dato.Terminada la transmisión envía uno (o varios bits)denominados de parada, que indican al receptorque la palabra ha terminado.
SINCRONISMO
SINCRONISMOComo la longitud de la palabra es fija elreceptor puede leer e interpretar estainformación sin problemas y sin la necesidadde compartir un reloj con el emisor.
El mayor problema de este mecanismo es lanecesidad de insertar bits adicionales deparada y espera que disminuyen el rendimientode las líneas de transmisión.
SINCRONISMO
Cuando el modo de transmisión es síncronolos datos se transmiten con un ritmo fijo,marcado por un reloj común a los equipostransmisor y receptor.
El sincronismo es el establecimiento de estereloj con la finalidad de interpretaradecuadamente las señales recibidas.
SINCRONISMO
Cuando hay sincronismo los equiposinvolucrados en una transmisión conocenel instante exacto en que debe aparecerdeterminada información, de este modolas tareas de inserción, recuperación oconmutación de los datos del canalresultan mucho más sencillas.
SINCRONISMO
SINCRONISMONo es necesario usar bits de arranque y parada para
indicar el comienzo y el final de la transmisión como
ocurría con las de tipo asíncronas, esto lleva a un
aprovechamiento de la capacidad del enlace, ya que
toda la información transmitida es útil.
El receptor conoce dónde comienza y termina cada bit
sin necesidad de que el emisor añada ninguna
información adicional.
SINCRONIZACION DE REDES
DIGITALESTodos los componentes de un sistema detransmisión digital necesitan una señal de relojpara su funcionamiento. Utilizando ésta señalse generarán las secuencias de unos y ceros,es decir la información digital, con un régimenbinario determinado. El comienzo de cada bitvendrá marcado por la fase del reloj.
SINCRONIZACION DE REDES
DIGITALESLa función de la
sincronización es lograr quetodas las centrales digitales dela red trabajen con una señalde reloj básica idéntica o lo más parecidaposible en frecuencia y fase, a fin decontrolar precisamente la tasa a la cual lasseñales digitales se transmiten y procesana través de dicha red.
SINCRONIZACION DE REDES
DIGITALESEn una RDSI las centrales pueden serconsideradas como fuentes de información, queintroducen mensajes en el sistema en forma bits.Los mensajes se envían a través del sistema detransmisión y son conmutados hacia una nuevaruta desde cada central, a fin de alcanzar alabonado llamado.
SINCRONIZACION DE REDES
DIGITALESLos bits llegan a cada centralcon su propia velocidad, quedepende de factores como elreloj de la central de origen, ladistancia recorrida, latemperatura ambiente, etc., yson llevados a un almacéntemporal en la central dedestino. La misión de estealmacén temporal, utilizado encada uno de los enlacesentrantes en la central, es el deadaptar la fase de la señalentrante (F1) con el reloj de lacentral (F2).
PROBLEMAS DE
SINCRONISMOEl objetivo de la temporización de la red esmantener los relojes de la fuente y del receptoren una misma frecuencia y fase, de modo queel receptor pueda interpretar apropiadamentela señal digital, sin embargo ciertos factoresdificultan el sincronismo, provocando distorsiónde la información, estos son :Relojes imperfectos
Fluctuación de fase
Variación del retardo de transmisión
Deslizamiento de trama
RELOJES IMPERFECTOS
los relojes no son ideales poseencaracterísticas que limitan su precisión yestabilidad. Por esta razón, relojes distintos nooperarán en un momento dado a la mismafrecuencia, a menos que se tomen las medidasnecesarias, además a las imperfeccionespropias de los relojes que depende en granmanera de la calidad de los mismos.
FLUCTUACIÓN DE FASE
También llamado jitter es eldesplazamiento del los bits, con respectoa la posición ideal que deberían ocupar enel tiempo. Es la acumulación de pequeñasimprecisiones de temporización a lo largode regeneradores y multiplexores.
VARIACIÓN DEL RETARDO DE
TRANSMISIÓNEl tiempo de propagación de la señal en el sistema detransmisión puede cambiar, esto provoca que lainformación se adelante o se atrase con respecto a laposición que debería ocupar, incluso aunque lasfrecuencias sean exactamente iguales. Los cambios en latemperatura ambiente influyen sobre las característicasde propagación de los medios de transmisión,modificando la longitud eléctrica de los mismos.
DESLIZAMIENTO DE TRAMA
Llamado “Slip”, ocurre cada cierto tiempo en el sistema siexiste una diferencia continuada y en la misma dirección,entre las frecuencias de entrada y salida de la línea, esdecir entre la frecuencia con que se escribe en el buffer yla frecuencia con que se lee de él. Cada uno de estosdeslizamientos implica un error dado que se pierde oinserta información de forma inapropiada.
DESLIZAMIENTO DE TRAMA
Si el régimen binario a la entrada es mayor que el delectura, el buffer se empieza a llenar con datos queesperan a que les toque su turno para ser recogidos ytransmitidos al siguiente enlace. Mientras el buffer no seha llenado del todo no hay problema, cuando hay que leeralgo se recoge de esta memoria. Pero si el buffer se llenalos datos que lleguen a continuación se perderán, ya queno tienen donde guardarse hasta que les llegue su turno.
DESLIZAMIENTO DE TRAMA
Si el régimen binario en la línea de entrada es menor que el quese utiliza para la lectura de los datos, el contenido del bufferdisminuye de forma gradual, ya que se sacarán los datos másrápidamente de lo que se introducen, cuando se vacíe no habránada que transmitir al siguiente enlace. En este caso lo quesuele hacer el equipo es volver a enviar la información anterior.Hay que considerar que mientras que las variaciones develocidad no sean continuas o iguales, el buffer soporta estasvariaciones y no ocurriría este fenómeno de deslizamiento detrama.
EFECTO DE DESLIZAMIENTO
VOZ: Alta redundancia, ruido a menudo inaudible.
DATOS: Son necesarios sistemas de detección y recuperación
de errores, se produce mal enrutamiento.
SEÑALIZACIÓN POR CANAL COMÚN: Se deben implementar
mecanismos de seguridad, se generan demoras en transmisión
FACSÍMIL: Desplazamientos de líneas, pueden destruir la
imagen
MÉTODOS DE
SINCRONIZACIÓNRED PLESIÓCRONA: Cuenta con relojes
independientes de alta precisión, la frecuenciase mantiene dentro de cierto margen.
El uso de memorias elásticas compensa lasfluctuaciones en las relaciones de fase, paracompensar la estabilidad limitada a largoplazo, los relojes deben ser controlados de vezen cuando contra alguna frecuencia dereferencia externa.
MÉTODOS DE
SINCRONIZACIÓN RED SÍNCRONA: Relojes controlados para
andar a la misma velocidad media, son dedos tipos.
SINCRONIZACIÓN DESPÓTICA
Existe un solo reloj maestro o un grupo derelojes, que tienen un poder absoluto decontrol sobre los otros relojes de la red y no sepermite un cambio del ejercicio de esta funcióno una sustitución.
SINCRONIZACIÓN MUTUA
Es un concepto para lograr unared digital interconectadaaltamente síncrona sin un relojprincipal. Cada reloj de la centralestá fijado a la media de todas lasvelocidades de reloj entrantes, deesta manera todas las centralestienden a trabajar a la mismafrecuencia.
CARACTERÍSTICAS DE LOS
MÉTODOS DE SINCRONIZACIÓN
TECNOLOGIA ATM(MODO DE TRANSFERENCIA ASÍNCRONO)
REDES DE COMUNICACIÓNLas redes de comunicación proporcionan la capacidad y los elementosnecesarios para mantener a distancia un intercambio de información, yasea en forma de voz, datos o vídeo, los elementos necesarios son:
Acceso a la red.
Transporte de la información.
Medios y procedimientos (conmutación, señalización, protocolos)para poner en contacto a los extremos (abonados, usuarios,terminales, etc.) que desean intercambiar información.
CLASIFICACIÓN DE LAS REDES DE
COMUNICACIÓNLas redes de comunicación se clasifican en dosgrandes grupos: conmutadas y por difusión.
LAS REDES DE COMUNICACIÓN
CONMUTADASConstan de una serie de nodos interconectados(conmutadores), capaces de crear conexiones temporalesentre 2 ó más dispositivos. Según el método deconmutación, se clasifican, a su vez, en redes deconmutación de circuitos y redes de conmutación depaquetes.
En estas redes conmutadas, los nodos se conectan aterminales finales, como teléfonos o PC. Algunos nodosson sólo para enrutamiento.
REDES DE CONMUTACIÓN DE
CIRCUITOSEstablecen un circuito dedicado, exclusivo y temporal para la
transmisión de extremo a extremo entre dos puntos.
La red recibe del emisor una dirección que identifica al receptor y con la
cual establece el circuito dedicado. Los enlaces físicos que conectan a
los conmutadores utilizan sólo un canal dedicado en cada enlace. Cada
enlace tiene n canales multiplexados con FDM o TDM, brinda
disponibilidad exclusiva del circuito, pero consume muchos recursos del
sistema.
REDES DE CONMUTACIÓN DE
PAQUETESEstablecen el intercambio de bloques de información con un tamaño
específico. El emisor divide la información en paquetes, a los que añade la
dirección del receptor, por lo que cada paquete contiene un encabezado
con información de control.
Los paquetes se transmiten por la red, y se reensamblan en destino, en
cada nodo conmutador, un paquete se almacena brevemente y se enruta
según la información de cabecera. Pueden existir múltiples rutas hasta el
receptor, la óptima la gestiona la red. consume recursos del sistema sólo
cuando hay transmisión.
TIPOS DE REDES DE
CONMUTACIÓN DE PAQUETES
Las Redes Orientadas a Conexión están basadas en circuitos
virtuales. Tienen características comunes con las de
conmutación de circuitos y con las basadas en datagramas.
Las Redes No Orientadas a Conexión están basadas en
datagramas. Cada router analiza la ruta de destino en forma
independiente.
TIPOS DE REDES DE
CONMUTACIÓN DE PAQUETES
REDES ORIENTADAS A CONEXIÓN REDES NO ORIENTADAS A CONEXIÓN
La tendencia es combinar datagramas y circuitos virtuales. La red
enruta el primer paquete de acuerdo al datagrama y luego crea
un circuito virtual para el resto de los paquetes que vienen del
mismo origen y van al mismo destino.
TECNOLOGIA ATM
El modo de transferencia asíncrona ATM es unared de conmutación de paquetes basada encircuitos virtuales que envía paquetes (celdas ATM)de longitud fija a través de LAN o WAN, en lugar depaquetes de longitud variable utilizados en otrastecnologías.
Fue Concebida para transmitir voz, video y datos,Publicada por la UIT-T en 1988 (Rec. I.121).
TECNOLOGIA ATMAntes que aparezca IP, fue recomendada por la UIT-T como la
tecnología para la futura red de banda ancha, como la autopista de la
superautopista de la información. Actualmente se usa en:
Redes troncales (backbone) para ISP.
Conexiones de video punto a punto y multipunto.
Conexiones de voz para telefonía celular.
Emulación de circuitos.
Soporte a redes de acceso basadas en ADSL.
ATM es desapercibida para el usuario final, útil para los operadores y
permite integrar el tráfico de distintas aplicaciones de una manera
flexible.
PROBLEMAS ASOCIADOS CON
SISTEMAS EXISTENTESAntes de ATM, las comunicaciones se basaron en conmutaciónde tramas y redes de tramas. Diferentes protocolos utilizantramas de diferentes tamaños, lo que hace el tráficoimpredecible.
¿Qué ocurre si la línea 1 utiliza paquetes grandes (normal enpaquetes de datos) mientras que la línea 2 utiliza paquetes muypequeños (normal en sonido y vídeo)?
La mezcla de los pequeños paquetes de voz y video con eltráfico de datos convencional crea retardos inaceptables y haceque los enlaces de paquetes compartidos no se puedan utilizarpara voz y video.
Solución: la redes basadas en celdas.
REDES BASADAS EN CELDAS
Con ATM, la información se transmite y conmuta enforma de paquete cortos (celdas ATM) de longitudfija, los cuales se enrutan individualmente a travésde circuitos virtuales y caminos virtuales.
Una celda ATM es una pequeña unidad de datosde tamaño fijo (48 bytes de datos y 5 de control).Para su transmisión por la red, las celdas semultiplexan en forma asíncrona.
Los flujos de información de distinta velocidad yformato, se agrupan en el Módulo ATM para sertransportados mediante enlaces de transmisión de155 Mbps facilitados por sistemas SDH.
REDES BASADAS EN CELDAS
En el módulo ATM, la información se segmenta y seescribe byte a byte en el campo de datos de celdas ATM,a la cual se le añade luego la cabecera.
MULTIPLEXACIÓN ASÍNCRONAATM la utiliza para multiplexar las celdas quevienen de diferentes canales. Por ejemplo, en lafigura se muestra cómo se multiplexan las celdasde 3 canales de entrada. En el primer pulso dereloj, el canal 2 no tiene ninguna celda, por lo queel multiplexor rellena la ranura con una celda deltercer canal.
Cuando las celdas de todos los canales se hanmultiplexado, las ranuras de salida están vacías.
ARQUITECTURA ATMUna red ATM está formada por conmutadores y terminalesATM. El conmutador es responsable del transporte deceldas a través de la red: acepta las que le llegan de unterminal o de un conmutador, lee y actualiza la informaciónde cabecera y la conmuta a una interfaz de salida hacia sudestino.
Un terminal ATM contiene un adaptador de interfaz a lared ATM, el cual sí lee los bytes de datos de la celda.
Ejemplos: servidores, routers, unidades de serviciodigitales, conmutadores LAN, codificadores ydecodificadores de vídeo.
TIPOS DE INTERFAZExisten dos interfaces especificadas que son la interfaceusuario-red UNI (user-network interface) y la de red a red NNI(network-network interface). La UNI liga un dispositivo de usuarioa un switch público o privado y la NNI describe una conexiónentre dos switches.
CELDA ATMCada celda ATM consta de 53 bytes por una curiosarazón: los americanos proponían celdas de 64 bytes y loseuropeos de 32 Los americanos tenían una infraestructurade red de mayor calidad que garantizaba un retardo nomayor que 24 ms para una QoS aceptable en el tráficotelefónico.
Finalmente se acordó un termino medio de 48 bytes deinformación de usuario a los que se añaden 5 más decabecera con información de control.
CELDA ATMDos de los conceptos más significativos deATM, Circuitos Virtuales y Caminos Virtuales,se materializan en dos identificadores en lacabecera de cada celda (VCI y VPI); ambosdeterminan el enrutamiento entre nodos. Elestándar define los dos tipos de
formato de celda:
CONEXIÓN VIRTUAL ATMLas redes ATM son orientadas a conexión, por lo que se debeestablecer un circuito virtual previo que una los extremos de lacomunicación.
Esto permite al usuario crear una red privada virtual (VPN). Cadaconexión se representa con un VP, que a su vez contiene varios VCque el propio usuario puede utilizar.
CONMUTACIÓN ATMPara realizar el encaminamiento de las celdas desde el origenhasta el destino ATM emplea conmutadores, para asegurar laeficiencia emplea normalmente dos tipos de conmutadores:
Conmutadores VP
Conmutadores VPC
En ambos casos emplean un mapa de conexiones que seconstruye en el momento de la conexión mediante mensajes deseñalización.
CONMUTADORES VPEncamina las celdas empleando solo el VPI. Tienen un tabla deconmutación donde se distingue el valor del interfaz de I/O y elvalor del VPI.
CONMUTADORES VPCEncamina las celdas empleando el VPI y elVCI, ahora la tabla de ruta además incluyeel valor del VCI.
CONMUTADORES DE ATMLa idea es transmitir celdas por la red de la forma más rápida posible.
A la velocidad normal de una red ATM 350.000 celdas/seg puedenllegar a cada interfaz de un conmutador (1 celda por cada 2,7μs).
Se precisan conmutadores que puedan encaminar celdas lo más rápidoposible.
Los conmutadores ATM incorporan técnicas de enrutamientos paratodas las funciones de relevo de celdas en la red. Cada celda ATMencuentra su camino a través de la estructura de conmutación de la redusando información de enrutamiento que está en el encabezado de lacelda.
CONMUTADORES DE ATM
Un conmutador ATM acepta una celda desde el medio detransmisión, realiza un chequeo de validación en el dato delencabezado de la celda, lee la dirección, envía hacia el próximoenlace en la red. Los conmutadores aceptan otra celda quepuede ser parte de la anterior y repiten el proceso.
El encabezado de la celda suministra información de control a lacapa de arquitectura ATM quien en combinación con la capafísica, provee servicios esenciales de comunicaciones en unared ATM.
CONMUTADORES DE ATMLas tecnologías utilizadas en la conmutación de paquetesson: Eliminatorio, Banyan y Batcher – Banyan.
Conmutador Eliminatorio: Tiene un bus de broadcast paracada línea de entrada. La activación de las interseccionesdeterminan las líneas de salida, cada línea de salida tieneuna cola virtual. Un Concentrador escoge las celdas adescartar si llegan demasiadas.
CONMUTADORES DE ATMConmutador Banyan: Conmutador multietapa,que emplea microconmutadores para asignar acada celda su puerto de salida en función delvalor binario de la salida.
CONMUTADORES DE ATMConmutador Batcher-Banyan: Es un conmutador deetapas múltiples para las celdas. El conmutador Batcherordena las celdas que le van llegando según su destinofinal, emplea un módulo hardware especial denominado“trap” para evitar que a un mismo conmutador Banyanpasen celdas duplicadas (celdas con mismo destino),asegurando que solo una celda pase por pulso para undestino .
GRACIAS