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