cours atm v2012.p1
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MODE DE TRANSFERT ASYNCHRONE
(ATM)
Khalid EL BAAMRANI ENSA de Marrakech
K. El Baamrani: Cours ATM
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Technique de transfert
Technique de Transfert =
Multiplexage + Commutation
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Technique de transfert
Mode de Transfert Synchrone (STM) =
Multiplexage Synchrone + Commutation de circuit
Mode de Transfert Asynchrone (ATM) =
Multiplexage Asynchrone + Commutation de paquet
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Multiplexage Numérique
• Multiplexage temporel synchrone
• Multiplexage temporel asynchrone
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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
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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
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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
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• Commutation de circuits
• Commutation de paquets
Types de Commutation
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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
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§ 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
Commutation de paquets
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Types de commutation CC et CP
Commutation de Circuits = mobilisation de la bande passante
Commutation de Paquets = partage de la bande passante
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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.
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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)
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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
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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
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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 ….
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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.
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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.
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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.
Principes fondamentaux d’ATM
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Cellules ATM
Voix
Data
Vidéo
PBX
Principes fondamentaux d’ATM
Aspect Multiservices
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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
Principes fondamentaux d’ATM
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ATM 622
ATM 155
ATM 51
ATM 34 / 45
ATM 1,5 / 2
Les débits ATM . . .
Dépend de support de transport
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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
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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
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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
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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.
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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
Commutation de paquets
(X 25)
Commutation de circuits
(RNIS) Contrainte
La commutation
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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
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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
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Le modèle ATM
Couche Physique
Couche ATM
Couche d’Adaptation ATM
Couches Hautes
Plan de Contrôle Plan Utilisateur
Plan de Gestion
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Le plan utilisateur
le plan utilisateur remplissant les fonctionnalités suivantes :
– le transfert des informations utilisateurs,
– le contrôle d’erreur
– le contrôle de flux.
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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 ;
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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.
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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
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ATM et Architecture en couches
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
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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
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• 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
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• 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
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240 Octets
Temps = 0 s
Délais de transmission comparés
La cellule ATM
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240 Octets
Temps = 1 s
Délais de transmission comparés
La cellule ATM
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240 Octets
Temps = 2 s
Délais de transmission comparés
La cellule ATM
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240 Octets
Temps = 3 s
Délais de transmission comparés
La cellule ATM
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48
48 48 48 48 48
Temps = 0 s
La cellule ATM
Délais de transmission comparés
Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,2 s)
K. El Baamrani: Cours ATM
49
48 48 48 48 48
Temps = 0,2 s
La cellule ATM
Délais de transmission comparés
Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,2 s)
K. El Baamrani: Cours ATM
50
48 48 48
Temps = 0,4 s
48 48
La cellule ATM
Délais de transmission comparés
Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,2 s)
K. El Baamrani: Cours ATM
51
48 48 48 48 48
Temps = 0,6 s
La cellule ATM
Délais de transmission comparés
Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,2 s)
K. El Baamrani: Cours ATM
52
48 48 48
Temps = 0,8 s
La cellule ATM
Délais de transmission comparés
Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,2 s)
48 48
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53
48 48 48
Temps = 1 s
La cellule ATM
Délais de transmission comparés
Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,2 s)
48 48
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54
48 48
Temps = 1,2 s
48 48 48
La cellule ATM
Délais de transmission comparés
Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,2 s)
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55
48 48
Temps = 1,4 s
48 48 48
La cellule ATM
Délais de transmission comparés
Solution avec 5 cellules de 48 octets (0,2 s)
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• 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
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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
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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
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• 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
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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
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- 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
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• 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
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• 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
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• 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
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• 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
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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
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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
ATM et Architecture en couches
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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
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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
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• 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
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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
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• 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
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• 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
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• 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
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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.
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours 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.
K. El Baamrani: Cours ATM
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.
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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)
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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 :
K. El Baamrani: Cours ATM
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.
K. El Baamrani: Cours ATM
95
Exemple
Classes de services ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
96
Paramètres liés aux classes de service
• Paramètre de trafic
• Paramètre de QoS
Classes de services ATM
K. El Baamrani: Cours ATM
97
Paramètres de trafic
Classes de services ATM
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 ;
K. El Baamrani: Cours ATM
98
Paramètres de QoS
Classes de services ATM
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.
K. El Baamrani: Cours ATM
99
Paramètres de QoS
Classes de services ATM
§ 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.
K. El Baamrani: Cours 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
Classes de services ATM
K. El Baamrani: Cours ATM
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 :
Classes de services ATM
1. CBR : Constant Bit Rate
2. VBR : Variable Bit Rate
3. ABR : Available Bit Rate
4. UBR : Unspecified Bit Rate
K. El Baamrani: Cours ATM
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.
Classes de services ATM
K. El Baamrani: Cours ATM
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.
Classes de services ATM
K. El Baamrani: Cours ATM
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)
Classes de services ATM
K. El Baamrani: Cours ATM
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
Classes de services ATM
K. El Baamrani: Cours ATM
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
Classes de services ATM
K. El Baamrani: Cours ATM
111
CBR VBR-rt VBR-nrt
ABR UBR
flux
Classes de services ATM
avec sans
constant variable
oui non isochronisme
débit
Mode connexion
A B C D
Classe de Service
K. El Baamrani: Cours ATM
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.
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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.
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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.
K. El Baamrani: Cours ATM
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.
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
K. El Baamrani: Cours ATM
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
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Contrôle de trafic et de congestion
• 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
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Contrôle de trafic et de congestion
• 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
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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
Contrôle de trafic et de congestion
Fonctions de contrôle de trafic
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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)
Contrôle de trafic et de congestion
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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)
Contrôle de trafic et de congestion
CAC (Connection Admission Control)
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PCR(CBR) SCR( VBR) MCR(ABR)
Bande passante garantie
1. Algorithme CAC
<
> Capacité (débit) du lien physique
Contrôle de trafic et de congestion
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
CAC (Connection Admission Control)
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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
Contrôle de trafic et de congestion
CAC (Connection Admission Control)
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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
Contrôle de trafic et de congestion
CAC (Connection Admission Control)
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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
Contrôle de trafic et de congestion
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UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)
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
Contrôle de trafic et de congestion
UPC surveille les connexions sur les interfaces UNI NPC surveille les connexions sur les interfaces NNI
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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.
Contrôle de trafic et de congestion
UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)
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Voici mon contrat Mr le policier (UPC)
Contrat de trafic
- X Mbps
- Y Delay
- Z Cell Loss
- AAL5
ATM
Contrôle de trafic et de congestion
UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)
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UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)
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.
Contrôle de trafic et de congestion
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Plusieurs algorithmes :
" Virtual Scheduling Algorithm
" Leaky Bucket Algorithm
Contrôle de trafic et de congestion
UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)
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UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)
Contrôle de trafic et de congestion
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
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Contrôle de trafic et de congestion
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 :
UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)
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Contrôle de trafic et de congestion
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 =
UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)
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UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)
Contrôle de trafic et de congestion
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
Leaky Bucket Algorithm
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)
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conforme
conforme
non conforme
Y = X - (ta(k) - TDC)+T
Y < T X=T
T < Y < T + X=T
Y > T + X = Y
Contrôle de trafic et de congestion
Leaky Bucket Algorithm
X = T TDC = ta(k-1)
UPC/NPC (Usage/Network Parameter Control)
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Contrôle de trafic et de congestion
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.
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Contrôle de trafic et de congestion
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
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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
Contrôle de trafic et de congestion
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Contrôle de trafic et de congestion
Source Destinataire Commutateur congestionné
Sens du flux de données
Cellule RM
Contrôle de congestion
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Contrôle de trafic et de congestion
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