Cours ATM v2012.P1

MODE DE TRANSFERT ASYNCHRONE

(ATM)

Khalid EL BAAMRANI ENSA de Marrakech

K. El Baamrani: Cours ATM

3

Technique de transfert

Technique de Transfert =

Multiplexage + Commutation


4

Technique de transfert

Mode de Transfert Synchrone (STM) =

Multiplexage Synchrone + Commutation de circuit

Mode de Transfert Asynchrone (ATM) =

Multiplexage Asynchrone + Commutation de paquet


5

Multiplexage Numérique

•  Multiplexage temporel synchrone

•  Multiplexage temporel asynchrone


6

Multiplexage Numérique Multiplexage temporel synchrone

–  Division de la ligne haute vitesse en intervalle de temps (IT) –  Un IT est alloué à un flot –  Les IT sont regroupés en trame (multiplex) –  Un IT occupe une position fixe dans le multiplex –  Identification de IT par sa position dans le multiplex


7

Multiplexage Numérique Multiplexage temporel asynchrone •  Allocation dynamique des IT aux flots actifs •  Utilisation des ressources quand il y a des données à transmettre •  Suppression des temps d'inactivité

Avantages : + Débit d'émission variable + Meilleur taux d'utilisation de la bande passante

Inconvénients : - Risque de congestion - Indéterminisme du temps d'attente avant transmission - Surdébit ajouté par l'étiquette


8

Multiplexage Numérique

D2 C2 B2 A2 D1 C1 B1 A1

Multiplexage synchrone

Bande passante perdue

premier cycle deuxième cycle

C2 B2 B1 A1

Multiplexage asynchrone

Bande passante gagnée

premier cycle

deuxième cycle

Etiquette


9

• Commutation de circuits

• Commutation de paquets

Types de Commutation


10

Avantages: + Information transférée en un flux continu et constant + Aucun risque de congestion du réseau

Inconvénients: -  Signalisation : délai d'établissement pour les échanges -  Le coût de communication est en fonction de la durée de vie du circuit -  Mauvaise utilisation des ressources. En effet, Réserver n'est pas Utiliser

Le circuit est en général assez mal utilisé

Commutation de circuits

§  Circuit = Itinéraire physique permanent au canal de communication

§  Un circuit est établi entre l'émetteur et le récepteur

§  Ressources sont allouées pour la durée de vie du circuit

Circuit


11

§  Information transférée par bloc de taille bornée §  Partage de ressources entre les communicants: optimiser l'utilisation des liens §  Files d'attentes dans les commutateurs: nécessite des tampons (buffers) pour stocker les paquets avant de les transmettre sur des lignes §  Les informations de l’utilisateur figurent dans des paquets contenant des informations complémentaires utilisées pour le routage, la correction d’erreur le contrôle de flux, etc.

Commutation de paquets


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Avantages: + Utilisation des ressources quand nécessaire + Efficace pour les échanges variables + Le coût de communication est en fonction de la taille des paquets Inconvénients: - Risque de congestion - Délai d'acheminement variable -  Déséquencement: Les paquets sont envoyés indépendamment les uns des autres -  Les paquets sont de longueurs variables et requièrent une gestion plus complexe sur le réseau



13

Types de commutation CC et CP

Commutation de Circuits = mobilisation de la bande passante

Commutation de Paquets = partage de la bande passante


14

Circuit et paquet v Les réseaux par circuits sont adaptés aux services à débit constant

–  mécanismes de transfert simple.

–  adaptés pour les services temps réel,

–  efficaces en cas de débits constants

–  consommes la bande passante maximale, même pendant les moments de silence !

v Les réseaux par paquets sont destinés aux services à débit variables –  efficaces en cas de débits variables

–  un mécanisme de multiplexage optimise l’utilisation des ressources.

–  Problématique de QoS.

–  Non adaptés pour les services en temps réel.


15

Aucun réseau ne peut satisfaire à l'ensemble des besoins

Circuit et paquet

?

Informatique commutation de paquets

Télécom commutation de circuits

Local

réseaux locaux Ethernet

Token Ring FDDI

PABX

public

réseaux grande distance

Internet

Réseau téléphonique (RTC)


16

Circuit et paquet •  Les avantages du remplacement de ces deux

techniques par une seule seraient : – La souplesse d’adaptation aux changements et aux

nouveaux besoins ; – L’efficacité dans l’utilisation des ressources

disponibles ; – Un plus faible coût d’investissement, de fabrication,

d’opération et de maintenance.

Naissance de l’ATM


17

ö Les études ATM ont commencé au début des années 80

ö il a été démontré qu’un réseau ATM pouvait t offrir une gamme de débits de transfert allant de quelques bits à

quelques dizaines de gigabits par seconde

t Offrir le même service de bout en bout quels que soit les réseaux.

t Garantir une QoS à chaque utilisateur.

ö ATM utilise les standards de couches physiques existants (PDH, SDH, ADSL, Sonet, . . . )

ATM et raison d’être


18

La standardisation ATM

ö Les organismes mondiale ont en charge de la normalisation d’ATM

sont UIT-T, l’IETF et ATM Forum .

ö  l’ATM Forum est une organisation internationale crée pour

accélérer l’utilisation des produits et services ATM. Il consiste en

plusieurs groupes de travail qu’ont chacun en charge différents

aspects de la technologie ATM. Parmi ces groupes: Physical layer,

Private NNI (PNNI), Security ….


19

La standardisation ATM

ö En ce qui concerne les services associes aux réseaux ATM privés : t l’IETF a proposé tout d’abord le moyen d’utiliser TCP/IP à

travers ATM avec le Classical IP ou CIP,

t L’ATM Forum a développé le LANE V1.0 qui évoluera par la suite vers la version V2.0.

t Le CIP et LANE ont constitué pour une grande période de temps les solutions de base pour pouvoir faire communiquer des stations et serveurs sur un réseau ATM privé.


20

Définition de l’ATM •  Pour l’UIT-T:

–  ATM désigne un mode de transfert par paquets spécifiques, faisant appel à la technique de multiplexage temporel asynchrone;

–  le flux d’informations multiplexées est structuré en petits blocs assignés à la demande: les cellules.

–  Le champ d'information contenu dans la cellule est acheminé en transparence par la couche ATM.

–  Aucun traitement n'est effectué sur ce champ par le réseau ATM.

•  ATM fournit les moyens nécessaires pour combiner les réseaux de données et les réseaux de téléphonie, et permet par suite la transmission des services varies tels que la voix, les images, la vidéo, les données,…avec une parfaite adaptation a leurs différentes exigences.


21

Données

Vidéo

Voix Voix

Segmentation et multiplexage

en cellules

Démultiplexage et Réassemblage

des cellules

Traitement des cellules Commutation des cellules

Supports "large bande"

Données

Vidéo

Réseau transparent à l'application Délai de transfert très court

Principes fondamentaux d’ATM


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« mode de transfert du type commutation de cellule orienté connexion, basé sur le multiplexage temporel asynchrone,

« absence de contrôle de flux à l’intérieur du réseau dès que la communication est acceptée. Il n’y a pas de champ dans l’en-tête des cellules pour transporter les informations correspondantes,

« absence de contrôle d’erreur en supposant que la transmission sur fibre optique est de bonne qualité et que la détection et reprise diminuent le débit utile. Si la qualité de service offerte par le réseau n’est pas suffisante pour satisfaire les besoins d’un service, le contrôle d’erreur devra être fait de bout en bout.



23

Cellules ATM

Voix

Data

Vidéo

PBX


Aspect Multiservices


24

l'indépendance temporelle: assuré par le mode de transfert

asynchrone. Il garantit la capacité de porter des communications à

des débits variés sans relations entre elles.

l'indépendance sémantique: il assure l’indépendance de formats

des unités de données. Pas de contrôle sur le champ d’information



25

ATM 622

ATM 155

ATM 51

ATM 34 / 45

ATM 1,5 / 2

Les débits ATM . . .

Dépend de support de transport


26

Signal Débit de Bit Numérique Canaux E0 64 kbit/s un 64 kbit/s E1 2.048 Mbit/s 32 E0 E2 8.448 Mbit/s 128 E0 E3 34.368 Mbit/s 16 E1 E4 139.264 Mbit/s 64 E1

Débit de bit Abrévié SDH 155.52 Mbit/s 155 Mbit/s STM-1

622.08 Mbit/s 622 Mbit/s STM-4 2488.32Mbit/s 2.5 Gbit/s STM-16 9953.28Mbit/s 10 Gbit/s STM-64

Hiérarchie de PDH

Hiérarchie de SDH

Les débits ATM


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Le multiplexage

Ces trois fonctions sont situées dans la couche physique d'ATM au niveau de la sous-couche de convergence

Comporte 3 fonctions essentielles

entrelacement justification

délimitation


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Cellules assignées aux voies de communication

File d'attente de multiplexage

Flux de cellules multiplexées

Le multiplexage

se porte sur une file d'attente pour régler les conflits d’accès

entrelacement


29

Le multiplexage

insertion de cellules libres

capacité de la ressource

charge utile offerte

extraction de cellules libres

flux continu de cellules

Adapte le débit offert à la ressource en insérant à l'émission des cellules vides que l’on distingue des cellules utiles par une configuration binaire spécifique et qui seront éliminés à la réception.

justification


30

EN-TETE

Calcul de redondance sur les 4 octets dans le 5ème octet

2 3 4 5 1

PROTECTION

Le multiplexage

l  Permet de récupérer les données utiles à la réception. l  ATM utilise pour la délimitation des cellules le format de l’en-tête dans lequel le 5ème octet est le résultat d’un calcul de redondance des 4 octets précédents permettant une détection rapide et sûre du cadrage

délimitation


31

La commutation de cellules comporte 3 fonctions:

La commutation

commande de commutation

analyse de l'entête

Matrice de commutation

contrôle de collision

cellule reçue

traduction de l'entête

ª  l’analyse de l'en-tête pour déterminer le port de sortie. ª  la mise en place d’une liaison temporaire qui va aiguiller la cellule à

travers un réseau de connexion vers le port de sortie. ª  une file d’attente de multiplexage qui règles les conflits devant le port de

sortie en sérialisant les cellules à émettre.


32

Critères de choix pour la commutation de cellules

OUI OUI NON

Multiplexage

OUI OUI NON Débit variable

OUI NON OUI Protocole de bout en bout

OUI NON OUI Transparence

OUI NON OUI Temps réel

Commutation de cellules

ATM


(X 25)

Commutation de circuits

(RNIS) Contrainte

La commutation


33

Le modèle ATM

•  Le modèle OSI n'est bâti que pour des applications de données, alors il

suppose que les mécanismes de gestion et de contrôle utilisent le réseau

de manière identique aux données des utilisateurs.

•  Par contre ATM est motivée par la nécessité d'intégrer des flux multimédias (voix- données-images).

•  De plus, il ne s'intéresse qu'au transport de bout en bout de l'information sur le réseau et à son traitement aux extrémités (équipement de l'utilisateur).

•  Par conséquent, les données de gestion et de contrôle du réseau sont acheminées différemment des informations utilisateurs.

Canaux utilisateurs

Cellules de gestion

Lien ATM

Cellules de données


34

Le modèle ATM •  C’est pour cette raison que le modèle de référence ATM

introduit la nouvelle notion de plans qui sont au nombre de trois :

–  Le plan utilisateur ;

–  Le plan de contrôle ;

–  Le plan de gestion.

•  Ce modèle ATM est basé sur trois principales couches : –  une couche physique

–  une couche ATM

–  une couche d’adaptation


35

Le modèle ATM

Couche Physique

Couche ATM

Couche d’Adaptation ATM

Couches Hautes

Plan de Contrôle Plan Utilisateur

Plan de Gestion


36

Le plan utilisateur

le plan utilisateur remplissant les fonctionnalités suivantes :

–  le transfert des informations utilisateurs,

–  le contrôle d’erreur

–  le contrôle de flux.


37 Le plan gestion

Le plan de gestion (Management Plane) a en charge la gestion d'un flux spécifique de cellules appelées OAM cells (Operation And Maintenance cells) ; elles assurent des opérations suivantes –  La détection des pannes du réseau. –  La localisation des pannes.

–  L'information sur les pannes et les performances.

–  La protection du système. –  La surveillance du trafic et donc des performances du réseau ;


38

Le plan contrôle •  Le plan de contrôle prend en charge :

–  l’établissement,

–  le maintien,

–  la surveillance, –  la libération des connexions au niveau du plan utilisateur

•  L’établissement d’une connexion ATM peut se faire selon deux modes : –  un mode permanent ne nécessitent pas de procédure d’établissement

(PVC)

–  un mode commuté où une procédure d’établissement de connexion est initiée à chaque demande suite à une requête utilisateur (SVC).

•  Le plan de contrôle se base en grande partie sur le protocole de routage et de signalisation baptisé PNNI.


39

Le relais de cellules se présente suivant un modèle d'architecture à trois couches principales :

•  La couche physique, qui assure l'adaptation des cellules au système de transmission utilisé

•  La couche ATM, qui prend en charge du multiplexage et de la commutation de cellules

•  La couche AAL (ATM Adaptation Layer),qui adapte les flux d'information des couches supérieures à la couche ATM par segmentation et réassemblage.

ATM et Architecture en couches


40


physique

ATM

AAL

Couches supérieures

physique

ATM

AAL

Couches supérieures

physique

ATM

physique

ATM A

B

A Détection d ’erreurs (entête) Commutation des cellules Délimitation unités de données

B Segmentation/ré-assemblage, Traitement d ’erreurs et des pertes de cellules


41

64 + 5 32 + 5

48 + 5

Compromis en juin 1989 au sein du CCITT Study Group XVIII

Largeur de la cellule L’en-tête Overhead %

32 53 64

5 5 5

15,6 9,4 7,8

Taille de la cellule ATM

La cellule ATM


42

•  Le technologie ATM repose sur la transmission de cellules de tailles fixes de longueur 53 octets ayant les avantages suivants : –  La réduction du temps de groupage des paquets ;

–  La réduction du taux de perte des cellules ; –  La réduction du délai d’acheminement dans le réseau ;

–  L’adoption de mémoires tampons de petite taille ;

–  L’augmentation des performances.

La cellule ATM


43

•  Transmission de 240 octets à travers 2 commutateurs •  Lien avec un débit de 240 octets/s. •  Néglige le temps de commutation.

•  Calculer le temps de propagation en utilisant –  la commutation de paquets de 240 octets –  La commutation de cellules de 48 octets

Délais de transmission comparés

La cellule ATM

240 Octets

Temps de propagation


44

240 Octets

Temps = 0 s


La cellule ATM


45

240 Octets

Temps = 1 s


La cellule ATM


46

240 Octets

Temps = 2 s


La cellule ATM


47

240 Octets

Temps = 3 s


La cellule ATM


48

48 48 48 48 48

Temps = 0 s

La cellule ATM


Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,2 s)


49

48 48 48 48 48

Temps = 0,2 s

La cellule ATM




50

48 48 48

Temps = 0,4 s

48 48

La cellule ATM




51

48 48 48 48 48

Temps = 0,6 s

La cellule ATM




52

48 48 48

Temps = 0,8 s

La cellule ATM



48 48


53

48 48 48

Temps = 1 s

La cellule ATM



48 48


54

48 48

Temps = 1,2 s

48 48 48

La cellule ATM




55

48 48

Temps = 1,4 s

48 48 48

La cellule ATM




56

•  Pour pouvoir être acheminée sur un réseau ATM, toute information doit préalablement être découpée en cellule de 53 octets.

•  Cette information peut par la suite être reconstituée une fois parvenue à sa destination.

•  Ce processus est mise en œuvre à chaque extrémité du réseau.

•  Au sein d’un réseau ATM deux types d’en-tête de cellules sont généralement rencontrées en fonction du type d’interface considérée: interface station-commutateur (UNI : User Network Interface) ou interface entre deux commutateurs (NNI : Network to Network Interface).

La cellule ATM


57

Dest. Address

Source Address Data Frame

Check

Donnée En-tête

Information

Cellules

Donnée En-tête

Donnée En-tête

Donnée En-tête 5 octets En-tête

48 octets Donnée

Cellule ATM

53 octets

Creation de cellules ATM

La cellule ATM


58

Information 48 octets

En-tête 5 octets

information

VPI

VPI

VCI

HEC

PTI

GFC

INN

UNI

Cellule ATM (format NNI et UNI) Generic Flow

control

Virtual Path Identifier

Virtual Circuit Identifier

Payload Type Identifier

Cell Loss Priority

Header Error Control

information

VPI

VPI

HEC

C L P

1 octet 1 octet

La cellule ATM

VCI

VCI

PTI C L P

VCI


59

•  Le champ de contrôle de flux générique (Generic Flow Control ) est composé de 4 bits

•  Il n'est présent que dans les cellules à l'interface UNI. Il n'est pas transporté sur le réseau ATM. Ce champ est écrasé par le premier commutateur ATM rencontré par la cellule.

•  Lorsque plusieurs utilisateurs veulent entrer dans le réseau ATM par un même point d'entrée, il faut ordonner leurs demandes. Alors, le champ GFC serve au contrôle d’accès sur la partie terminale entre l'utilisateur et le réseau

•  L'objectif est d'assurer que la bande passante, allouée à chaque service, ne soit pas excédée. Ainsi, le champ GFC est utilisé pour le contrôle de flux sur la partie terminale

Champ GFC

La cellule ATM


60

Le lien physique est composé au niveau de ATM en: –  Un ensemble de voies (canaux) virtuels (Virtual Channel). Un

identificateur de voie virtuel (VCI: Virtual Channel Identifier) est affecté à une liaison de VC qui transports des cellules entre deux nœuds ATM

–  qui eux-mêmes sont rassemblés en un ensemble de conduits (chemins) virtuels (Virtual Path). Chaque conduit est identifié par un identificateur de conduit virtuel (VPI: Virtual Path Identifier). Les VCs d’un VP ont les mêmes nœuds d’extrémité.

Virtual Path - Virtual Channel

Lien Physique

VP=1

VP=3

VP=2

VC=1 VC=2 VC=3

VC=1 VC=2 VC=3 VC=4

VC=1 VC=2 VC=3

La cellule ATM


61

-  VPI codé sur -  8 bits pour UNI

-  12 bits pour NNI

-  VCI codé sur 16 bits.

-  Nous pouvons donc avoir jusqu’à -  224 connexions simultanées sur une interface UNI

-  228 sur une interface NNI

Virtual Path Identifier- Virtual Circuit Identifier

La cellule ATM


62

•  c’est un champ de 3 bits identifiant le type de données transportées par la cellule (données utilisateur, informations de signalisation, de gestion de contrôle ….).

•  Le champ PT possède les huit possibilités suivantes :

PTI (Payload Type Identifier)

La cellule ATM

000 001

011 100 101

110 111

Type de flux Type d'unité de données

0 utilisateur 0 utilisateur 0 utilisateur 0 utilisateur 1 Réseau 1 Réseau

1 Réseau 1 Réseau

0 pas de congestion 0 pas de congestion 1 congestion rencontrée

1 congestion rencontrée

0 ATM-UU = 0

0 ATM-UU = 0 1 ATM-UU = 1

1 ATM-UU = 1 00 Maintenance de segment par segment (cellule OAM )

01 Maintenance de bout en bout (cellule OAM) 10 Gestion des ressources du réseau (cellule RM) 11 Réservé

010

Indication de congestion Bit 4 3 2


63

•  le bit 3, appelé EFCI (Explicit Forward Congestion Indication), est utilisé pour indiquer au destinataire si la cellule a traversé au moins un élément du réseau en état de congestion ou pas. Cette information est utilisée pour implémenter des mécanismes de contrôle de congestion. En effet, un destinataire recevant une cellule indiquant un état de congestion peut informer la. source pour que celle-ci réduise son débit.

•  Le bit 2 est utilisé pour transporter une indication d'un usager de la couche ATM vers un autre usager de cette couche, il est noté ATM-UU (ATM-user-to-ATM-user-indication). A titre d'exemple, ce bit peut indiquer qu'il s'agit de la dernière des cellules correspondent à une PDU de la couche supérieure qui a été segmentée pour être transmise dans les cellules ATM

PTI (Payload Type Identifier)

La cellule ATM


64

•  C’est le bit de priorité de perte de cellule. •  Il permet de définir deux niveaux de priorité pour les cellules

(CLP=0 indique la priorité haute).

•  Le bit peut être mis à 1 soit par l'usager soit par le réseau.

•  Un élément de réseau en état de congestion rejette d'abord les cellules avec le bit CLP à 1 pour garantir le rétablissement rapide du trafic et la stabilité des performances du réseau.

•  Si l'élimination des cellules de faible priorité ne suffit pas, d'autres cellules seront perdues.

CLP (Cell Loss Priority)

La cellule ATM


65

•  Ce champ contient la séquence de contrôle d'erreur qui est traitée par la couche physique.

•  Il permet de détecter et de corriger les erreurs dans l’en-tête de la cellule

•  Ce champ permet aussi le cadrage de la cellule pour la synchronisation

•  Lors de la reconstitution du message au niveau du destinataire, lorsqu’un en-tête en erreur est détecté et qu’aucune correction n’est possible, la cellule est immédiatement détruite.

HEC : (Header Error Check)

La cellule ATM


66

Calcul de redondance sur les 4 octets dans le 5ème octet

2 3 4 5 1

PROTECTION

–  Soit G(x) = x8 + x2 + x + 1 –  Soit C(x) = x6 + x4 + x2 + 1

–  Soit M(x) = les 4 premiers octets de la cellule

–  R(x) = reste de la division (modulo 2) de M(x) * x8 sur G(X) –  HEC = l’addition (modulo 2) de R(x) et C(x)

–  Le HEC généré fournit une distance de Hamming de 4 –  Pouvoir de détection = 3 et Pouvoir de correction = 1

Calcul du HEC

La cellule ATM


67

PHYSIQUE

AAL ATM Adaptation Layer

ATM

Flux d'informations

adaptation des données à la structure des cellules

commutation et multiplexage des cellules

adaptation des cellules au support physique



68

L'adaptation réalisée par la couche Physique est divisée en

deux parties (deux sous-couches) :

– Sous-couche de Physical Medium (PM)

– Sous-couche de Transmission Convergence (TC)

Couche physique


69

Physical Medium (PM): réalise les opérations suivantes : å  Codage et décodage

å  L'embrouillage des cellules

å  Spécification des supports

å  Adaptation physique du signal sur les différents médias

utilisables : câble cuivre, fibre optique ou câble coaxial

Couche physique


70

•  Il permet de se protéger contre les imitations d’en-tête fortuites ou malveillantes,

•  La méthode consiste à ajouter (modulo 2) à la suite des données une séquence pseudo-aléatoire résultant d’un polynôme générateur.

•  Le polynôme d’embrouillage utilisé est fonction de l’environnement de transmission

L'embrouillage des cellules

Couche physique


71

Transmission Convergence (TC) effectue les opérations

suivantes:

ö  Adaptation de débit ou justification

ö  Adaptation des cellules ATM aux systèmes de transmission

du réseau de transport choisi

ö  Délimitation des cellules (fonction de synchronisation)

ö  Protection de l'en-tête de la cellule par le HEC

Couche physique


72

•  L’adaptation de débit, encore appelée bourrage ou justification, est motivée par l’inégalité fréquente entre le débit de cellules multiplexées issu de la couche ATM et celui du lien physique.

•  Il permet d’ajuster le débit à la bande passante de la liaison physique par l’insertion et l’élimination des cellules vides ou de bourrage

Adaptation de débit

Couche physique

ATM PHY

cellules ATM

cellules OAM

cellules vides

support de transmission


73

•  Les cellules vides sont identifiées par une séquence standardisée dans l'en-tête de cellule qui est présentée dans le tableau ci-dessous.

•  Chaque octet du champ d'information d'une cellule vide est rempli avec 01101010.

Adaptation de débit

Couche physique

Octet 1 Octet 2 Octet 3 Octet 4 Octet 5

00000000 00000000 00000000 00000001 Code HEC


75

•  La trame synchrone STM1 (155,520 Mbits/s) offre la capacité de 2430 octets toutes les 125 µs.

•  Ces 2430 octets sont organisés en 270 colonnes et 9 rangées •  Les 9 premières colonnes ne contribuent pas au transport d’information

et constituent un surdébit utilisé pour délimiter et gérer la trame.

•  Les 2349 octets restants constituent un conteneur virtuel d’ordre 4, VC-4,

•  Il est constitué d’une colonne transportant le surdébit de conduit POH (Path OverHead) et du conteneur, C-4, offrant une capacité de transmission de 2340 octets toutes les 125 µs (149,760 Mbit/s).

•  La valeur 13 hex de l’octet C2 (3ème octet) de POH indique que la charge utile est composée de cellules ATM

Adaptation à une transmission synchrone: SDH

Couche physique

RSO

MSO

1 9 10 270

C-4 149,760 Mbit/s

VC-4

P O H


76

•  Une charge utile de 2340 octets ne permet pas de ranger un nombre entier de cellules de 53 octets.

•  De plus, le flux de cellules est projeté d’une manière continue dans le conteneur C-4, de sorte que certaines d’entre elles débordent sur la trame adjacente. Pour ce type de projection, la délimitation des cellules est basée sur le champ HEC.

Adaptation à une transmission synchrone: SDH

Couche physique

Réseau SDH P O H

ATM

P O H

Conteneur virtuel

ATM P O H

Conteneur

•  Les cellules sont cadrées à partir de la première colonne et de la première ligne du tableau de la trame STM-1 jusqu'à remplissage de la ligne

•  Si une cellule ne tient pas complètement sur une ligne, elle est coupée et le premier segment se trouve au bout de la ligne i tandis que le deuxième segment est transporté au début de la ligne i+1.


77

ente

te

HEC

charge

Cellule : 4 octets entête 1 octet HEC de contrôle 48 octets charge 53 octets total

Trame : Pas de séparateur de cellules Un HEC en fin de chaque entête Longueur fixe des cellules N cellules dans une trame

Couche Physique Mécanisme de délimitation des cellules dans la trame


78

Recherche (bit à bit sur même cellule)

présynchronisation synchronisation

SYNCH.

présync

Détection HEC correct

Détection HEC incorrect

n HEC consécutifs corrects

k HEC consécutifs incorrects

Décalage 424 bits

recherche

LECTURE !

Décalage 1 bit

Couche Physique Mécanisme de délimitation des cellules dans la trame


79

RECHERCHE bit à bit

n HEC (6 ou 8) consécutifs valides

SYNCHRONISATION

Un HEC erroné

Un HEC valide

PRE-SYNCHRONISATION par cellule

7 HEC consécutifs erronés

Synchronisation sur les cellules

Couche Physique


80

DETECTION CORRECTION

Erreurs multiples Abandon des

cellules

Erreur Simple

Pas d'erreur Transfert de la

Cellule

Correction +

Transfert des cellules

Cellules reçus

La protection de l'en-tête par le HEC

Couche Physique


81

Couche ATM

•  La couche ATM n'est concernée que par les en-têtes des cellules

•  Fonctions: – Génération et extraction de l'en-tête des

cellules –  identification (VPI, VCI) – commutation et brassage –  la protection contre la congestion –  le routage des cellules


82

-  ATM est un réseau orienté connexion. Lors de la procédure d'établissement de la connexion, un canal virtuel est donc réservé à travers le réseau ATM. -  Un canal virtuel est réalisé à partir de 2 identifiants VPI et VCI -  Un canal virtuel n'est en fait qu'une suite de couples VPI/VCI qui permettent d'aller de commutateur en commutateur, jusqu'au destinataire. -  Lors de l'établissement de la connexion, chaque commutateur du réseau ATM qui compose le canal virtuel crée une table de routage qui permet de faire transiter les cellules arrivant vers le chemin virtuel adéquat.

La Couche ATM Canal Virtuel


83

La Couche ATM

Les cellules sont affectées à une connexion en fonction de l’activité de la source et des disponibilité du réseau. Il existe 2 modes d’affectation des connexions : «  L’affectation sur demande ou canal virtuel commuté (SVC: Switched VC) «  L’affectation permanente ou canal virtuel permanent (PVC: Permanent VC),

canal Virtuel


84

VPI=23 VCI=45

VPI=21 VCI=17

informations de la connexion maintenues uniquement pendant la durée de l'appel. nécessitant un protocole de signalisation entre le terminal de l’utilisateur et son commutateur de rattachement, de façon semblable aux appels téléphoniques

La Couche ATM Les SVCs


85

Le PVC est maintenu pendant une période pré-déterminée. résultant d’un contrat de service entre l’opérateur du réseau et l’utilisateur, de la même façon qu'une ligne louée.

La Couche ATM Les PVCs


86

La hiérarchisation des identificateurs (VPI / VCI) permet de

développer 2 types de commutateurs

ï  Les commutateurs ATM de chemins virtuels, appelés brasseurs

ATM, qui n’utilisent que l’identificateur de chemin virtuel VPI pour

faire progresser l’information le long d’une route. Ils sont contrôlés

par les organes de gestion du réseau.

ï  Les commutateurs ATM de voies virtuels, qui prennent en compte

les 2 identificateurs (VPI / VCI).

La Couche ATM Commutation ATM


87

La Couche ATM Brasseur

BRASSAGE de V.P.

t  Un brasseur de chemins virtuels permet d'acheminer en bloc toutes les voies virtuels appartenant à un même chemin. t  Les cellules sont aiguillées dans les noeuds du réseau en fonction de leur VPI. t  A aucun moment dans ce réseau ne sont ouverts les VP; t  Les VC sont donc transportés dans leur VP de façon totalement transparente.


88

La Couche ATM Commutateur

Outre l'analyse et la modification de l'en-tête (nouvelles

valeurs de VPI/VCI), un commutateur ATM fournit

essentiellement deux fonctions:

t  Routage des cellules vers les ports de sortie appropriés

t  Stockage temporaire des cellules.


89

•  Le numéro (VPI/VCI) est attribué localement par le commutateur qui aura la charge de maintenir et de gérer la correspondance entre le VCI entrant et le VCI sortant d'une connexion. •  Le VPI correspond à un groupe de VCI empruntant le même chemin virtuel. Cette hiérarchie à deux niveaux facilite le routage et la commutation dans le réseau.

La Couche ATM Commutateur

COMMUTATION de V.C


90

Terminal ou LAN

Terminal ou LAN

Commutateurs VP (brasseur)

Commutateur VP/VC

VP

VC

VP

VC

VP

VC

VP VP

La Couche ATM Brassage et Commutation

v  Dans un commutateur ATM, on commute une cellule en utilisant les

deux étiquettes (VCI & VPI) v  Dans un brasseur, on ne se sert

que d'une seule étiquette (VPI)


91

VC 5

VC 3

lien 1 VP 1

VP 2

VP 3

lien 2 VC 12

VP 1

lien 3 VC 5

Commutateur

1

2

1

2

3

4

5 2 3 12

1

2

3

4

5

3 1 5

VP

VC Lien VP VC

VC Lien VP VC

Lien 1 Tables VP/VC

•  Chaque lien possède une table de routage par VP •  Lorsqu'une cellule arrive sur le lien 1 avec VP/VC=1/5

• Consultation de la table associée à VP =1 • Recherche de l’enregistrement correspondant à VC=5 • Routage sur lien 2 • Échange de VP/VC=1/5 en VP/VC=3/12

La Couche ATM Mécanisme de Commutation de cellules


92

37 42

37 78

76

52

22

88

1

2

3 4

5 6

In Out Port VPI/VCI Port VPI/VCI Port VPI/VCI

1 0/37 3 0/76 3 0/76 1 0/37

1 0/42 5 0/52 2 0/37 6 0/22 2 0/78 4 0/88 6 0/36

Table de commutation

Virtual Channel Identifier

36

Bi-directional

Uni-directional Uni-directional

Pt-to-Multipoint

{

La Couche ATM Exemple de commutation


93

VCI=2 VPI 6

VPI 42

VCI=42

VCI=30 VCI=150

VCI=2

VCI=142

VCI=42 VCI=203

VCI=96 VCI=48

VCI=15 VCI=142

Port 1 Port 3

Port 2 Port 4

VPI 6

VPI 12

VPI 12 VPI 6

VCI=30

La Couche ATM

Donnez la table de commutation du commutateur ATM suivant pour les ports 1 et 2 sachant que tous les chemins sont bidirectionnel

Exercice :


94

Classes de services ATM

•  Regroupement en classes de service autour de 3 composantes :

- le débit: variable ou constant

- le mode de connexion: connecté ou non

- les besoins en matière d'isochronisme: lequel peut imposer une relation stricte ou pas de relation du tout entre l’horloge de la source et celle du récepteur.


95

Exemple


avec sans

constant variable

oui non isochronisme

débit

Mode connexion

A B C D

Classe de Service

voix et vidéo à débit

constant

Vidéo à débit

variable

Donnée mode connecté

Donnée mode non connecté


96

Paramètres liés aux classes de service

•  Paramètre de trafic

•  Paramètre de QoS



97

Paramètres de trafic


q  Les paramètres de trafic permet de donner aux applications la possibilité: §  d’affiner au mieux la définition de leurs comportements temporels §  de définir leurs exigences en matière de ressources vis à vis du réseau.

q  Ils sont négociés lors de la phase d`établissement de la connexion, sur la base du résultat de cette négociation un circuit virtuel pourra par la suite être alloué à la connexion. Ces paramètres sont:

ü Débit maximal de transfert de cellules PCR (Peak Cell Rate): définissant le débit maximal auquel l’application source peut fonctionner ; ü Débit souhaité de transfert de cellules SCR (Sustainable Cell Rate): définissant le seuil normal auquel l`application source peut fonctionner ; ü Débit minimal de cellules MCR (Min. Cell Rate): définissant le seuil minimal de débit sous lequel l`application source peut fonctionner; ü Taille maximale de pics de trafic MBS (Max. Burst Size): définissant le nombre maximal de cellules pouvant être émis au débit PCR ;


98

Paramètres de QoS


q  Les paramètres de QoS sont utilisés pour évaluer la QoS au niveau

connexion et par suite de quantifier les performances de la couche ATM. Ils

sont négociés lors de la phase d`établissement de la connexion:

§ Délai de transfert de cellule (Cell Transfer Delay) ou CTD: est définit

comme étant le temps séparant l’accès de la cellule au premier nœud du

réseau, de sa réception par le destinataire.

§ Variation du délai de transfert (Peak to Peak Cell Delay Variation) ou

CDV: est définit comme étant la variation du temps de transfert de cellule

au sein du réseau, une variation qui peut résulter des variations de charge

des différents points actifs du réseau ATM.


99

Paramètres de QoS


§ Pourcentage de perte de cellules (Cell Loss Ratio) ou CLR: est définit comme étant le pourcentage de cellules perdues ou pouvant être perdues au sein du réseau. La perte de cellules peut être due a des erreurs au niveau de la couche physique, d’une violation des paramètres de trafic, ou d’une congestion au niveau des points actifs du réseau. § CER (Cell Error Ratio): définit le nombre moyen de cellules arrivant a destination avec au minimum un bit erroné, § SECBR (Severely Errored Cell Block Ratio): définit le nombre moyen de blocs de N cellules dans lesquelles au moins M cellules ont étés erronées, § CMR (Cell Misinsertion Rate): définit le nombre moyen de cellules qui sont remises a une mauvaise destination par suite d’une erreur non détectée au niveau de l’en-tête ATM.


100

Paramètres liés aux classes de service

Cell Transfer Delay (CTD) délai moyen de transfert Cell Delay Variation (CDV) variation de délai de transfert Cell Loss Ratio (CLR ) taux de perte de cellules Cell Error Ratio (CER ) taux cellules avec un bit erroné Cell Misinsertion Rate (CMR) taux de cellules insérées par erreur Severely Errored Cell Block Ratio (SECBR ) taux N cellules avec M bits erronées Maximum Cell Transfer Delay (MCTD) délai maximum de transfert

Peak Cell Rate (PCR) débit maximal de cellules transmises Sustainable Cell Rate (SCR) débit souhaité de cellules Minimum Cell Rate (MCR) débit minimal de cellules Maximum Burst Size (MBS) nombre maximal de cellules pouvant

être émis au débit PCR ;

Paramètre de trafic Signification

Signification Paramètre de QoS



101

n Les avantages d'ATM repose sur sa capacité à différencier les flux et à leur offrir des services distincts.

n On peut classer ces flux (ATM Forum) en quatre catégories :


1. CBR : Constant Bit Rate

2. VBR : Variable Bit Rate

3. ABR : Available Bit Rate

4. UBR : Unspecified Bit Rate


102

l CBR : Constant Bit Rate

v  un flux de débit constant.

v  une bande passante fixe à réserver correspond au débit crête PCR

v  une synchronisation de bout en bout

v  délai d'acheminement de cellules CTD et la variation de délai de transmission CDV sont précisés

v  elle utilisée pour les services de transmission de la voix et de la vidéo.



106

l VBR : Variable Bit Rate

v  VBR - RT (Real Time) :

v  utilisé pour les connexions qui transmettent à un débit variable sensibles aux contraintes temporelles (CTD et CDV)

v  Un flux VBR est moins contraignant qu'un flux CBR en ce qui concerne la garantie de bande passante.

v  La réservation de la bande passante dépend du débit crête PCR, de la taille maximale du pic de trafic MBS et du le seuil normal SCR

v  Cette classe de service est principalement destinée aux applications ultra-rapide comme les données VoIP et la vidéoconférence.



107

l VBR : Variable Bit Rate

v  VBR - NRT (Non Real Time):

v  Cette classe de service est destinée aux applications de flux irrégulier à faibles contraintes temporelles.

v  Les paramètres de trafic sont identiques à ceux de VBR-RT (PCR, MBS, SCR).

v  Mais, l’application exige un seuil minimum de cellules écartées par le réseau CLR et une limite d'acheminement est fixée (CTD)



108

l ABR : Available Bit Rate:

v  destiné aux applications pouvant varier leur trafic selon le débit disponible du réseau sans contraintes particulières

v  Trafic en fonction du débit disponible.

v  Débit instantané variable entre un MCR et un PCR.

v  Des cellules spéciales RM (Ressource Management) fournissent périodiquement l'état de congestion du réseau et permettent aux stations d'augmenter ou de diminuer leur débit instantané.

v  La bande passante réservée est limitée au débit minimal (MCR). Pour ce type de trafic, le taux de perte de cellules doit être minimisé



109

l UBR : Unspecified Bit Rate:

v  Le trafic non spécifié se caractérise par le fait qu'aucune garantie n'est donnée par le réseau en terme de retard, de gigue ou de taux de perte de cellule.

v  Les stations n'ont pas de contraintes pour l'envoi de leur information, par contre le réseau ne réserve aucune ressource pour ce type de trafic.

v  Service par défaut pour des solutions LAN-ATM



111

CBR VBR-rt VBR-nrt

ABR UBR

flux


avec sans

constant variable

oui non isochronisme

débit

Mode connexion

A B C D

Classe de Service


112

å La couche AAL est beaucoup plus liées aux applications : elle permet

d’affiner la qualité de service offerte par la couche ATM, selon les

exigences du service utilisateur.

å l’information à transporter n’ayant aucune raison d’être compatible

avec la longueur de la charge utile de la cellule ATM,

å Alors, il est nécessaire de segmenter ou de grouper l’information à

l’émission et de la réassembler ou dégrouper à la réception.

Couches AAL

å Le rôle de la couche AAL est de segmenter le flux d'information

en provenance des applications en unités d'information de 48

octets et de réassembler les unités d'information chez le

destinataire.


113

ï  Des services différents nécessiteraient des couches d’adaptations spécialisées. ï  Quatre sous-couches AAL (AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5) sont normalisées selon les classes de service

Couches AAL


114

Couches AAL

AAL-1 AAL-2 AAL-3/4 AAL-5

avec sans

constant variable

oui non Synchro.

émetteur/ récepteur

débit

Mode connexion

Couche AAL

A B C D

Classe de Service


115

L'AAL est composé de deux sous-couches :

l  la sous-couche de convergence CS (Convergence Sublayer) assure des fonctions plus spécifiques du service utilisateur,

v  les champs CS ne sont présents qu'une fois par unité de données utilisateur,

v  le CS peut prendre en charge le traitement des erreurs,

v  le CS peut assurer la synchronisation de bout en bout

l  la sous-couche de segmentation et de réassemblage SAR (Segmentation And Reassembly) est pratiquement indépendante du service utilisateur,

v  les champs SAR sont présents dans chaque cellule,

v  le SAR permet de détecter les cellules perdues mais la récupération est du ressort de la sous-couche suivante,

Couche AAL


116

Flux d'information

Support de transmission

AAL

ATM

PHY

Charge de la cellule H Charge de la cellule H

TCS PDU HCS

Convergence Sublayer

TSAR PDU H TSAR PDU HSAR

Segmentation And Reassembly

Couche AAL


117

•  Met en œuvre à priori un débit binaire constant (CBR), en

mode connecté

•  permet la récupération du rythme d'horloge propre à

l'information transportée et synchronisation entre la source

et le destinataire

•  Elle assure les fonctions de segmentation, réassemblage et

séquencement.

47 octets pour la charge utile

Couche AAL 1


118

ï SN : Sequence Number (4 bits): Numéro du paquet dans la trame d'origine.

ö CSI : Convergence Sublayer Information (1 bit): Il transmet une marque de temps (R.T.S Residual Time Stamp) permettant au récepteur de synchroniser son horloge en utilisant la méthode SRTS (Synchronous RTS)

SNC 3 bits

CSI 1 bit

Couche AAL 1

ö SNC (Sequence Number Counter) : permet de détecter si des cellules ont été perdues ou mal insérées (les cellules sont numérotées en séquence de 0 à 7 et, lorsqu'une cellule est perdue, on s'en aperçoit grâce à un déséquencement)

SN 4 bits 47 octets

Données

1 octet


119

SNP : Sequence Number Protection (4 bits): assure la protection de numéro de séquence:

ö C.R.C (Cyclic Redundancy Checks): Vérification de l’intégralité des données composant le champ CS. Le polynôme générateur de détection d’erreurs est 1+x+x3

P

1 bit

CRC 3 bits

SNC 3 bits

CSI 1 bit

Couche AAL 1

ö P: bit de parité paire de CRC pour détecter les erreurs doubles sur SN

SN 4 bits

SNP 4 bits 47 octets

Données


120

•  La couche AAL 2 diffère essentiellement de l'AAL 1 par la

possibilité de débit variable (VBR).

•  Rôles: –  segmentation, réassemblage, séquencement de cellules

–  récupération d'horloge

–  compensation de la gigue de cellules

–  gestion de la perte ou l'insertion de cellules

–  transmission d'unités de données de longueur variable

•  Elle occupe 3 octets, laissant 45 octets pour l'information.

Couche AAL 2


121

SN

  SN : Sequence Number (4 bits): identique à celui de l’AAL1 (Champs CSI et SNC).

IT

  IT : Information Type (4 bits), indique le début (BOM), la continuation (COM), la fin d’un message (EOM) ou un message simple (SSM)

  LI : Lenght Indicator (6 bits), permet de détecter la zone de données effectivement occupée sur les 45 octets disponible

LI

  CRC : CRC sur 10 bits pour détecter et corriger les erreurs sur les données.

CRC

45 octets

Données

Couche AAL 2

4 bits 4 bits 6 bits 10 bits


122

n Les paquets d’informations de tailles variables sont envoyés vers la couche CS, qui les rassemble dans une unité de données CS-PDU de taille

maximale 65535 octets. Ce dernier est alors envoyé vers la couche SAR, où il est subdivisé en SAR-PDU de 48 octets, qui à son tour est émis vers

la couche ATM

n La sous couche de convergence CS est découpée en deux sous-couches :

q  la sous-couche CPCS (Common Part Convergence Sublayer) qui prend en charge la délimitation des unités de données ( CPCS-SDU

Service Data Unit) et le séquencement.

q  La sous-couche SSCS (Service-Specific Convergence Sublayer) qui prend en charge la correction d’erreur et le contrôle de flux.

Couche AAL 3/4


123

n L'AAL 3/4 est étudiée pour le transport sécurisé des données. Pour ce type d'AAL , la sous couche CS est divisée en deux parties :

Couche AAL 3/4

Flux d'information

AAL

ATM

CS

SAR

SSCS Service Specific Convergence Sublayer

CPCS Common Part Convergence Sublayer


124

Couche AAL 3/4

CS

SAR ST 2 bits

SN 4 bits

MID 10 bits

SAR PDU 44 octets

LI 6 bits

CRC 10 bit

CPI 8 bits

Btag 8 bits

BASize 16 bits

PAD 24 bits

AL 8 bits

Etag 8 bits

Lg 16 bit

CPCS PDU < 65 535 octets

Multiple de 4 octets Header Trailer

44 octets

44 octets

44 octets

Structure de donnée de la couche AAL 3/4

CPSC-PDU


125

Couche AAL 3/4

4 octets

CPI Btag BASize

< 65 535 octets

PAD

AL Etag Lg

Champ indicateur de partie commune (CPI: Common Part Indicator) = 8 bits qui fournit des indications pour l’interprétation des champs de tête et de fin de trame du niveau CPCS-PDU


126

Couche AAL 3/4

4 octets CPI Btag BASize

< 65 535 octets

PAD AL Etag Lg

Btag (Beginning tag) = 8 bits Etag (Ending tag) = 8 bits Témoin de début et de fin CPSC-PDU, ils évitent la concaténation accidentelles de 2 CPSC-PDU.


127

Couche AAL 3/4

4 octets

CPI Btag BASize

< 65 535 octets

PAD

AL Etag Lg

BASize (Buffer Allocation Size) = 16 bits Donne une estimation de la longueur des CPCS-PDU qui vont arriver. Cela Permet d'indiquer au récepteur la taille des buffers (mémoire) qu'il doit réserver


128

Couche AAL 3/4

4 octets

CPI Btag BASize

< 65 535 octets

PAD

AL Etag Lg

Le champ de bourrage PAD (PADding field) (de 0 à 3 octets) assure que la capacité utile de l'unité de données de service est un multiple entier de 4 octets.


129

Couche AAL 3/4

4 octets

CPI Btag BASize

< 65 535 octets

PAD

AL Etag Lg

Le champ AL (Aligment) = 8 bits Indique le début de la zone finale de la trame.


130

Couche AAL 3/4

4 octets

CPI Btag BASize

< 65 535 octets

PAD

AL Etag Lg

Lg (Length) = 16 bits Permet de définir la longueur du champ utile de la CPCS PDU pour l'élimination du bourrage. Il est également utilisé par le récepteur pour détecter les informations éventuellement perdues ou rajoutées


131

Couche AAL 3/4

CS

SAR ST 2 bits

SN 4 bits

MID 10 bits

SAR PDU 44 octets

LI 6 bits

CRC 10 bit

CPI 8 bits

Btag 8 bits

BASize 16 bits

PAD 24 bits

AL 8 bits

Etag 8 bits

Lg 16 bit

CPCS PDU < 65 535 octets

Multiple de 4 octets Header Trailer

44 octets

44 octets

44 octets

Structure de donnée de la couche AAL 3/4


132

l Signification des champs du SAR ( Segmentation And Reassembly )

u  ST ( Segment Type ) de 2 bits indique le type de message de SAR- PDU. Il peut prendre quatre valeurs: w  10 BOM (Beginning Of Message)- Début de message w  00 COM (Continuation Of Message)- milieu de message w  01 EOM (End Of Message)- fin de message w  11 SSM (Single Segment Message)- segment simple

u  SN ( Sequence Number ) de 4 bits permet la numérotation des cellules

u  MID ( Multiplexing IDentification ) de 10 bits pour identifier des cellules d’origines différents sur une même connexion virtuelle. Les SAR-PDU appartenant au même CS-PDU ont la même valeur MID.

u  LI ( Length Indicator ) pour le nombre d'octets utiles ( de 1 à 44 ) u  CRC de 10 bits identique à l'AAL2

Couche AAL 3/4


133

•  Un désavantage de l'AAL3/4 est son entête relativement grand.

•  Pour cette raison, l'AAL5 a été développé. C’est une simplification de la

couche AAL 3/4.

•  Il est moins complexe et fournit un meilleur contrôle des erreurs.

•  Il est souvent appelé SEAL (Simple and Efficient Adaptation Layer).

•  Elle autorise un transfert de données efficace, la PDU est alignée sur un

multiple de 48 octets.

•  La couche AAL 5 associée à la couche LAN Emulation (résolution

d'adresse LAN/ATM) est plus dédiée à l'interconnexion de réseaux.

Couche AAL 5


134

La sous-couche CS de l’AAL5

Q  Tout comme dans l'AAL3/4, le champ d'information du CS-PDU consiste

en un maximum de 65535 octets.

Q  Ce CS-PDU est ajusté par le champ PAD afin d’obtenir un champ de

données d'une longueur multiple de 48 octets

Q  Il possède un trailer de 8 octets contenant des informations pour la

détection et le traitement d’erreurs,

Couche AAL 5


135

PAD < 47 octets

65 535 octets

Couche AAL 5

LI 16 bits

CRC 32 bits

CPI 8 bits

CS

Multiple de 48 octets

8 octets

UU 8 bits

ª  UU (User-to-User indication) sur 8 bits qui permet d'indiquer le début, continuation et fin de la CPCS-PDU. ª  CPI (Common Part Indicator) = 8 bits. Permet d'interpréter le header et le trailer de la CPCS. ª  LI ( Length Indicator ) pour le nombre d'octets utiles ª  CRC sur 32 bits pour détecter et corriger les erreurs


136

La sous-couche SAR de l’AAL5 ö Le but de cet couche est donc de prendre l’entité de niveau supérieur et de la découper en tronçons de 48 octets pour l'introduire dans la zone de données de la cellule ATM. ö Il y a un minimum de perte puisque la CPCS-PDU est directement découpée en fragments de 48 octets.

Couche AAL 5


137

PAD < 47 octets

65 535 octets

Couche AAL 5

Charge utile ATM 48 octets H Charge utile ATM

48 octets H Charge utile ATM 48 octets H

CS

SAR

Multiple de 48 octets

LI 16 bits

CRC 32 bits

CPI 8 bits

8 octets

UU 8 bits


138

Besoins contradictoires : q  Pour les usagers et leurs applications :

§  garantir la qualité du transfert de leurs données (QoS : taux de

perte, délai, débit, etc).

q  Pour les opérateurs :

§  optimiser l'utilisation des ressources (débit des liens, capacité de

stockage des commutateurs, etc).

Compromis entre utilisation des ressources et QoS

Contrôle de trafic et de congestion


139

l  La congestion: est défini comme un état des composantes du réseau dans lequel le réseau n'est pas en mesure de satisfaire les objectifs négociés pour les connexions déjà établies ou pour les nouvelles demandes de connexion. l Le contrôle de trafic et de congestion a pour but d’assurer la qualité de service du réseau ATM et protéger le réseau d’un dysfonctionnement quelconque.

Contrôle de trafic et de congestion Le contrôle de trafic et de congestion gère ce compromis.

ressources QOS

contrôle


140


•  Les utilisateurs et le réseau négocient un contrat de trafic lors de la phase d'établissement de la connexion qui définit les caractéristiques de cette connexion

•  Type de trafic : –  CBR : constant bit rate, –  VBR-rt or -nrt : variable bit rate (real time), –  ABR : available bit rate, –  UBR : unspecified bit rate.

•  Descripteur de trafic (débits et QoS) : –  PCR, SCR, MCR : peak, sustainable and minimum cell rates. –  CLR : cell loss ratio. –  CTD : cell transfer delay. –  CDV : cell delay variation.

Contrat de trafic

Contrat de trafic - Parametres de trafic

- PCR - SCR - MCR

- Paametres de QoS - CLR - CDV


141


•  Le contrôle de trafic est définit par l’ATM Forum et il est intégré dans les commutateurs. Il assure des actions sur: –  le trafic de l’utilisateur: vérification de l’état d’engorgement

du commutateur avant d’accepter une nouvelle connexion

–  les trafics existants pour éviter la congestion ou optimiser le réseau

•  Les propriétés des mécanismes de contrôle sont: –  Flexibilité: s'adaptent à tous les types de trafics

–  Efficacité: faible complexité, peu de ressources –  Robustesse: permanence du service en toutes circonstances

Contrôle de trafic


142

Les fonctions les plus significatives du degré de finesse

de contrôle de trafic :

"   CAC (Connection Admission Control)

"   UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)

"   Cell Discard

"   Traffic Shaping

CAC CAC

UPC

UNI

NNI

NPC


Fonctions de contrôle de trafic


143

l  Permet de vérifier, lors d’une demande de connexion, si le réseau a suffisamment de ressources pour satisfaire en terme qualitatifs cette demande de connexion à travers la totalité du réseau ATM. l  Il peut accepter et réserver alors ces ressources pour toute la durée de la connexion ou refuser la connexion.

CAC (Connection Admission Control)



144

lors d'une demande de connexion le commutateur ATM de

rattachement procède aux opérations suivantes:

1.  Exécution du CAC

2.  Exécution du GCAC (Generic CAC)




145

PCR(CBR) SCR( VBR) MCR(ABR)

Bande passante garantie

1.  Algorithme CAC

<

> Capacité (débit) du lien physique


q  Il est implantée dans chaque commutateur q  Il vérifie les ressources du commutateur en question pour savoir si lui-même peut supporter la demande de l'utilisateur ou non



146

q  Le CAC generic (GCAC) permet à chaque commutateur ATM de déterminer le comportement d'un autre commutateur en fonction des données (métriques) qu'il possède sur ce dernier. q  Il est utilisé par le routage PNNI pour définir la bonne route au travers de tout le réseau satisfaisante aux critères demandés par l'utilisateur

2.  Algorithme GCAC

PNNI




147

Demande de QoS garantie

utilisateur

Fonction CAC

1.   CAC : Ok

2.   GCAC : Ok

Puis je me connecter?

Puis-je supporter cette demande sans altérer les autres connections

en cours

Je peux satisfaire votre demande




148

UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)

Définition : l'ensemble d'actions exécutées pour surveiller et gérer le trafic des utilisateurs. Il s’agit donc de vérifier les contrat de trafic. Généralement connu comme un policier qui maintien en l'ordre le trafic



149


But principal est de protéger les ressources du réseau contre des violations du contrat de trafic

Affecter la qualité de service (QoS) sur des connexions d'autres utilisateurs


UPC surveille les connexions sur les interfaces UNI NPC surveille les connexions sur les interfaces NNI


150

Les mécanismes de succès dépend de :

"   La capacité de détecter une situation illégale de trafics.

"   La capacité de réponde rapidement lors de la détection des situations illégales.

"   La simplicité d'implémentation.




151

Voici mon contrat Mr le policier (UPC)

Contrat de trafic

- X Mbps

-  Y Delay

-  Z Cell Loss

-  AAL5

ATM




152


Vérification Action

Laisser passer la cellule (Cell Passing)

Marquer la cellule (Cell Tagging), le bit CLP à 1. Il sera détruite par le premier switch congestionné

Rejeter la cellule (Cell Discarding) Informer l'entité qui gère la connexion pour que celle-ci ferme la connexion

si le trafic est conforme au contrat

si le trafic est supérieur au contrat et si le réseau n'est pas chargé.

si le trafic est supérieur au contrat et si le réseau est chargé.



153

Plusieurs algorithmes :

"   Virtual Scheduling Algorithm

"   Leaky Bucket Algorithm




154



Oui TAT > ta(k) + ?

TAT < ta(k) ?

No

Oui

cellule non conforme

No TAT = ta (k)

TAT = TAT + T Cellule confrome

Virtual Scheduling Algorithm

TAT: Temps théorique d’arrivé de la cellule

ta(k): Temps d’arrivé de la cellule k

1/T : débit cellulaire,

: tolérance sur le temps de propagation des cellules

Arrivée d’une cellule à l’instant ta


155


Virtual Scheduling Algorithm

T

T

TATk+1

TATk+1

TATk+1

TATk

TATk

TATk

tak

tak

tak

Cellule conforme

Cellule conforme

Cellule non conforme

temps

temps

temps

En retard :

En avance mais pas trop :

Trop en avance :



156


Leaky Bucket Algorithm

Incrémenter par l pour chaque cellule conforme

Occupation actuel de seau

Décrémenter par l par unité de temps

Taille de seau = L+l

Rejeter n'importe quelle cellule entrante qui déborderait le seau

I = T L =



157



Oui

No

X’ < 0 ?

No

Cellule non conforme

Oui

X’ = X - (t a(k) - TDC)

X’ = 0

X’ > ?

X = X’ + T TDC = ta(k)

Cellule conforme

Arrivée d’une cellule à l’instant ta


ta(k) = Temps d'arrivée d'une cellule

X = valeur perméable de compteur de seau

X’ = variable auxiliaire

TDC = temps d’arrivé de dernière cellule

Au moment d'arrivée ta(1) de la première

cellule, X = 0 et TDC = ta(1)


158

conforme

conforme

non conforme

Y = X - (ta(k) - TDC)+T

Y < T X=T

T < Y < T + X=T

Y > T + X = Y



X = T TDC = ta(k-1)



159


Selective Cell Discard (contrôle de priorité)

ó  Permet aux équipements terminaux de générer des flux de trafic avec deux niveaux de priorité (grâce au bit CLP de l’entête des cellules).

ó  Bit CLP à 1 = priorité inférieure. ó  Bit CLP à 0 = haute priorité.

ó  Lors de congestion, un commutateur peut mettre de coté les cellules de priorité inférieure au profit des cellules de haute priorité.


160


Traffic Shaping (lissage du trafic)

ó  Ce mécanisme agit sur les flux des connexions établies pour rendre le trafic conforme aux objectifs de qualité de service et du contrat de trafic:

ó  Réduction PCR ó  Limitation de MBS

ó  On le trouve surtout sur les commutateurs ATM reliés à un réseau public.

Réseau ATM Privé Réseau ATM Public

Je veux respecter mon contrat. Il faut que je lisse mon trafic


161

Trois mécanismes de contrôle de congestion :

"   EFCI (Explicit Forward Congestion Indication): dans ce mode le

commutateur congestionné position le bit EFCI à 1 (3ème bit de 4ème octet de

l’entête de la cellule). Donc l’information de congestion arrive seulement au

destinataire. Celui ci avertira alors la source par des cellules RM.

"   Relative Rate: dans ce mode le commutateur ATM congestionné envoie

des cellules RM vers la source de trafic pour l’inviter à réduire son trafic

"   Explicit Rate: c’est une amélioration du mode précédent dans la mesure

où la source ne peut augmenter son débit qu’avec l’accord du réseau

Contrôle de congestion



162


Source Destinataire Commutateur congestionné

Sens du flux de données

Cellule RM

Contrôle de congestion


163


L’élimination de trames (Frame Discard) Ce mécanisme consiste à détruire toutes les cellules d’une même trame AAL lors de la perte d’une cellule de cette trame pendant une congestion. Il est implanté dans tous les commutateurs

Réseau ATM Public

Je dois détruire cette cellule, mais aussi toutes celles de la

trame AAL

J’ai ce message à envoyer

Trame AAL

Generic Flow Control Ce mécanisme fait appel au bit GFC de l’entête d’une cellule ATM.

congestion

Documents

Cours ATM v2012.P1