Commutation des cellules ATM

Présentation
ATM
Objectifs
Décrire les bases d’ATM nécessaires à la compréhension
du réseau d’accès ADSL
ATM = Asynchronous Transfer Mode
Programme
Les bases d’ATM
1 Les concepts ATM
2 La couche physique
3 Couche ATM
4 La couche AAL
Décrire les bases d’ATM
Décrire le concept de l’ATM
Décrire le rôle de la couche physique
Décrire le rôle de la couche ATM
Décrire le rôle de la couche AAL
1 Concepts de base
Question : Qu’est ce qu’ATM
• En quoi ressemble-t-il à un canard?
ATM
Réponse
• Les deux sont destinés à un environnement multi
média
Vole
Voix
Marche
Video
Nage
ATM
Data
Cellules
• Conversion de toute information en petites cellules de
longueur fixe.
Voix
Video
Data
ATM
Cellules
Network
Chemin Virtuel et Circuit Virtuel
Circuit Virtuel
identifié par VCI
Fibre Optique
ou
Ligne électrique
VPI : Virtual Path Identifier
VCI : Virtual Channel Identifier
Chemin Virtuel
identifié par VPI
Cellule ATM :
VPI
VCI
entête
Données
Charge utile
Connexion virtuelle : commutation de VP/VC
: destination Nice
PARIS
: destination Font Romeu
P:4
LANNION
P:8
P:3
Voie L Voie G
5/9
2/3
5/8
3/4
P:9
LYON
Voie B
2/3
3/4
VP: Virtual Path (chemin virtuel
VC: Virtual Channel (Circuit virtuel
Font Romeu
Voie M Voie K
2/2
1/5
P:5
P:2
Nice
Connexion virtuelle : commutation de VP
: destination Font Romeu
Commutation
de voiture
(VP)
PARIS
: destination Nice
L
LANNION
8
6
3
5
9
8
G
8 6
3
5
Voie L Voie G
5/
3/
3/
1/
1
9
8
1
Voie B
1/
3/
B
Voie M Voie K
LYON
2/
1/
M
K
9
8
Font Romeu
5
6 3
8
1
Nice
Commutation de VP et de VP/VC
: destination Font Romeu
: destination Nice
Commutation
de voiture (VP)
PARIS
P:8
LANNION
P:8
P:9
Voie L Voie G
5/
3/
P:9
Commutation
de siège (VC)
LYON
Voie B
3/9
3/8
Voie M Voie K
2/2
1/5
P:5
Font Romeu
P:2
Nice
Commutateur de VP
Commutation de VP
VP
VC
Commutateur de VP/VC
Commutation de VP / VC
Commutation de VP
Commutation de VP/VC
VP
VC
Format de la Cellule ATM
En tête
(Header)
5 Octets
Données utiles
(Payload)
Bytes
4848Octets
5 Bytes
Identification des Cellules
Chaque entête de cellule ATM contient un double identificateur de
connexion virtuel :
l’identificateur de chemin virtuel VPI.
2 /9
6 /4
l’identificateur de circuit virtuel VCI
Rôle des commutateurs ATM
• Fonction de base :
commuter les cellules
rapidement !
3/5
1/2
6/3
8/2
4/1
7/3
Commutation des cellules ATM
4/5
Port VPI/VCI Port VPI/VCI
1
1
2/9
6/4
2 4/5
3
2/9
2
2/9
1
6/4
3
2/9
Modèle de référence ATM
Signalisation
Données
Plan de gestion
Plan de
Contrôle
Couches
hautes
Plan
usager
Couches
hautes
ATM Adaptation
Layer
ATM Layer
Physical Layer
Données, vidéo, voix, signalisation
Conversion entre informations de
couches hautes et cellules ATM
Multiplexage et relayage de cellules
Mise en trame sur média physique
Les couches ATM
ATM comprend 3 couches fonctionnelles :
 La couche physique ATM :
•Transmet et reçoit des flux de bits sur le médium
•Insert les cellules dans des trames utilisées par le médium
 La couche ATM :
•Responsable de l’établissement des connexions virtuelles
•Responsable du routage des cellules dans le réseau
 La couche d’adaptation ATM :
•Assure la qualité de service choisie par les couches
supérieures
Réseau ATM à connexions semi-permanentes
 Connexions réalisées par opérateur du réseau
Couches
usager
Couches
usager
AAL
ATM
PHY
AAL
ATM
PHY
ATM ATM
PHY PHY
ATM ATM
PHY PHY
Réseau ATM
ATM ATM
PHY PHY
Réseau ATM avec connexions à la demande
 Le traitement d’appel est géré par les couches de contrôle
Couches Couches
contrôle usager
Couches
contrôle
AAL AAL
ATM
PHY
AAL
AAL
ATM ATM
PHY PHY
Couches
contrôle
Couches
contrôle
Couches
contrôle
AAL
AAL
ATM ATM
PHY PHY
Réseau ATM
Couches
contrôle
Couches
contrôle
AAL
AAL
ATM ATM
PHY PHY
Couches Couches
contrôle usager
AAL AAL
PHY
2 - Couche physique
Couche physique
Transmission Convergence (TC)
Justification (insertion extraction de cellules vides)
Embrouillage / désembrouillage cellule
Délimitation cellule, calcul et vérification du HEC
Adaptation au système de transmission (SDH, PDH,…)
Physical Medium (PM)
Transmission et réception de bits en fonction du
type de support (optique, électrique)
TC : Justification
Couche ATM
Couche physique
Cellule de
maintenance
Cellule vide
TC
TC : Calcul et vérification du HEC
En tête
(Header)
5 Octets
5 Bytes
Header Error Correction
Données
utiles
48 Bytes
(Payload)
48 Octets
Cellule ATM
•Correction une
erreur simple,
•Détection erreurs
multiples.
TC : Délimitation des cellules
Transmission
Convergence (TC)
Réception
Entête
Entête
HEC
Payload
Entête
HEC
Payload
Entête
Payload
Entête
HEC
HEC
Payload
Entête Payload
PayloadHEC
HEC
0100111001010110011010100010010100111100101001010101010010101010010100101001001010010
1
oct
cellule
4 octets
Recherche de HEC correct Pré synchronisation
synchronisation
(cellule à cellule )
(bit à bit)
HEC incorrect
 incorrects HEC
consécutifs
Synchronisation
HEC?
 corrects HEC
consécutifs
TC : Adaptation au système de transmission
(exemple : SDH)
Transmission Convergence (TC)
Embrouilleur/
Désembrouilleur
Cellules ATM
POH
Path OverHead
(entête trame SDH)
Trame SDH
Physical Medium (PM)
SDH
Container
TC : Adaptation au système de transmission ADSL
Cellule ATM
Cellule ATM
Cellule ATM
Couche ATM
Cellule ATM
Cellules
vide
Sous-couche TC
synch
Données
Trame 0 (DF)
FEC
Trame 1 (DF)
Trame 67 (DF)
Trame synchro
68
Super Trame (SF)
Symbole DMT
Sous-couche PM
TC : Adaptation au système de transmission ATM-F
Data Symbol
4B
5B
0000
0001
0010
0011
0100
0101
0110
0111
1000
1001
1010
1011
1100
1101
1110
1111
(exemple : ATMF)
Couche physique
10101
01001
01010
01011
00111
01101
01110
01111
10010
11001
11010
11011
10111
11101
11110
11111
TC
Embrouilleur/
Désembrouilleur
Codage 4B/5B
00010 ESC(X)
Synchro Début de cellule
désembrouilleur
UTP
X
X
X
4
X
4
PM
X
4
Codage NRZI
ATMF (25,6 Mb/s)
PM : Connecteur RJ45 pour ATMF-25,6Mb/s
Contact
1
2
7
8
Côté
Côté
Usager Réseau
Tx +
Rx +
Tx Rx Rx +
Tx +
Rx Tx -
3 – La couche ATM
Couche ATM
Couche ATM
Génération / extraction de l’entête
Acheminement des cellules
Multiplexage / démultiplexage de cellules
Insertion / extraction d’informations de maintenance
Contrôle de flux à l’interface
Couche Physique
Interfaces UNI et NNI
Réseau ATM public
Réseau ATM privé
UNI
NNI
NNI
UNI
UNI
UNI
UNI
UNI

Node to Node Interface (NNI)

User to Network Interface (UNI)
Format NNI de la Cellule ATM
Header
VPI
VPI:Virtual Path Identifier
12 bits
VCI:Virtual Channel Identifier 16 bits
VCI
PT
HEC
PT: Payload Type 3 bits
CLP : Cell Loss Priority 1 bits
HEC : Header Error Control 8 bits
Payload (48)
C
L
P
Format UNI de la Cellule ATM
Header
GFC:Generic Flow Control
4 bits
VPI:Virtual Path Identifier
8 bits
VCI:Virtual Channel Identifier 16 bits
GFC
VPI
VPI
VCI
PT
HEC
PT: Payload Type 3 bits
CLP : Cell Loss Priority 1 bits
HEC : Header Error Control 8 bits
Payload (48)
C
L
P
Deux niveaux de commutation
Nœud ATM
Commutation de VC
VCI 3
VCI 1
VCI 1
VCI 2
VCI 1
VCI 2
VCI 2
VPI 1
VPI 4
Commutation de VP
VCI 4
VPI 2
VCI 4
VPI 3
VCI 3
VPI 5
VCI 1
VCI 2
Commutation de VP : exemple 1
1 VC pour vidéo
1 VC pour audio français
1 VC pour audio anglais
1 VC pour audio espagnol
Usager
Réseau ATM
commutation de VP
Interface
physique
Virtual Path Connection
Serveur
vidéo
Commutation de VP : exemple 2
Fournisseur
d’accès Internet
Usagers
Multiplexeur
Internet
Réseau ATM
Commutation de VP
Interface
physique
Fournisseur
d’accès Internet
Virtual Path Connection
CLP : Cell Loss Priority
Congestion
CLP = 1 (cellule de priorité basse)
CLP = 0 (cellule de priorité haute)
Payload Type (type de cellule)
= 0 : cellule de données usager
= 1 : dernière cellule d’un message
Code
000
001
010
011
100
101
110
111
Type de cellule
Pas de congestion
Cellule de données usager, indication d’usager à usager
Congestion
Cellule de maintenance associée à la liaison
Cellule de maintenance de bout-en-bout
Cellule de gestion de ressource
Réservé
= 1 : cellule de maintenance
Flux d’exploitation / maintenance F5
PT = 0 : flux de données usager
PT = 4 : flux de maintenance liaison
PT = 5 : flux de maintenance de bout en bout
ATM
Plan
gestion
PT:5
PT:0
PT:4
ATM
Plan
gestion
PT:4
ATM
Plan
gestion
PT:5 PT:0
VC
PT:0
PT:0
PT:5
PT:0 PT:4
PT:0 PT:0
PT:0
PT:5 PT:0
PT:5
PT:0
4 - La couche AAL
Qualité de service
La Qualité de Service (QoS) : une question
fondamentale des réseaux ATM .
 La qualité de Service détermine comment le réseau traite
chaque cellule circulant sur la connexion.
 Chaque connexion à l’intérieur du réseau ATM possède
sa propre Qualité de Service (QoS).
 Un contrat est conclu Réseau ATM
entre fournisseur et
client.
Utilisateur
Paramètres de service
 L ’ATM Forum a défini un ensemble de paramètres
QoS.
 Certains paramètres caractérisent la
charge de trafic, ils apparaissent dans
le contrat sous la forme de :
« descripteur de trafic »
 L’ATM Forum a défini un certain
nombre de Classes de Services.
Classes de services
Fonction du mode de connexion
Avec connexion
Fonction
du
Débit
Constant
Variable
Sans connexion
Constant
Variable
Temps Non Temps Non Temps Non Temps Non
réel Temps réel Temps réel Temps réel Temps
réel
réel
réel
réel
Classe
A
Classe Classe
B
C
Classe
D
Fonction
du
Temps
Catégories de trafics ATM
(Simple Efficient Adaptation Layer)
Sous-couches
d’adaptation
Constant Bit Rate
Variable Bit Rate
Available Bit Rate
Unspecified Bit Rate
AAL 1
CBR
Classe
A
AAL 2
Applications
ABR / UBR
Classe
Classe
C
D
Sans
Avec connexion
connexion
Variable
Temps réel
voix,
vidéo
AAL 3/4
VBR
Classe
B
Connexion
Constant
Débit
Temps
AAL 5 (SEAL)
Non temps réel
Voix/vidéo Trafic
compressée FR, X25
Trafic
LAN
Caractéristiques de l ’AAL-5
 Service orienté avec ou sans connexion
 Service sans contrainte temps réel
 Service sensible à la perte de données
 Service préservant la frontière des messages
Message
0 à 47
octets
0 à 65535
octets
5 48
oct. octets
PAD
rés.
long
2
2
oct. octets
CRC
4
octets
Cellules ATM
Entête cellule avec Payload Type = 0
Entête cellule avec Payload Type = 1 (dernière cellule du message)
Principaux paramètres de trafic
PCR : (Peak Cell Rate)
Valeur maximale du débit
envisagé.
MCR : (Minimum Cell Rate) Débit minimum considéré comme
acceptable par l’usager.
CDVT : (Cell Delay Variation Défini la variation admissible du
temps de transmission des cellules
Tolerance)
Paramètres du service CBR
Débit
+ CDVT
PCR
Garanti
Temps
CDVT: Variations du délai inter-cellules
Débit ligne physique= 3,392Mb/s
Soit : 3,392 x 106 / (53octets x 8 bits)=
8000 cellules /s
Soit: (848 x 103 / (53octets x 8 bits))=2000
Un Circuit Virtuel: PCR=848kb/s
Emission idéale
Emission par rafales
cellules /s
Période = 1/2000 =
0,5ms
Mécanisme du seau percé
Débit irrégulier
La dimension du seau
est calculée en fonction
du paramètre
CDVT
Débit constant
Taille maximum des rafales
PCR=848kb/s - 2000 cell/s - T=0,5ms
Taille maxi des rafales = 5ms/0,5ms
=> 10+1 cellules
CDVT=5ms
11 cellules
Paramètres du service ABR
Débit
PCR
MCR
Garanti
Temps
Paramètres du service UBR
Débit
PCR
Non garanti
Temps
Mécanismes de gestion de trafic
 L’usager spécifie ses paramètres
 Le réseau vérifie s’il peut accepter une telle connexion
Paramètres CAC :
Connection Admission Control
 Le réseau met en place une police pour contrôler
si le contrat est respecté
Connection Admission Control
Le réseau peut-il accepter une nouvelle connexion?
9m3/h
6m3/h
7m3/h
5m
Pollution
Station de
traitement des
eaux usées
20m3/h