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ATM e' una modalita' di trasferimento pacchetti che permette la multiplessazione di piu' connessioni logiche su una singola interfaccia fisica. I pacchetti trasferiti si chiamano celle ed hanno dimensione fissa. Non vi e' controllo di flusso o di errori a livello data-link.
La gerarchia funzionale di una rete basata su ATM si puo' dividere in due livelli, ciascuno a sua volta diviso in sottolivelli.
Il livello fisico ha i seguenti sottolivelli funzionali:
A livello ATM si ha una suddivisione in Canali Virtuali (Virtual Channel - VC) e Percorsi Virtuali (Virtual Path - VP):
Un Canale Virtuale costituisce una connessione logica, ed e' l'analogo di un circuito virtuale di X.25 o di una connessione logica del Frame Relay. E' l'unita' base di commutazione di B-ISDN. Un canale logico viene stabilito tra due utenti terminali e serve da veicolo per un flusso bidirezionale a velocita' variabile di celle.
Un Percorso Virtuale e' un insieme di canali virtuali che hanno le stesse terminazioni. Vi e' quindi un'unica commutazione delle celle che passano nello stesso percorso virtuale, anche se appartengono a canali virtuali diversi.
L'uso dei percorsi virtuali offre i seguenti vantaggi:
Lo stabilimento di connessioni per i percorsi virtuali e per i canali virtuali e' indipendente.
Vengono usate celle di dimensione fissa, costituite da una testata di 5 byte e da un carico utile di 48 byte, per un totale di 53 byte.
I due vantaggi principali dell'uso di celle piccole e fisse sono:
La testata viene usata all'interfaccia utente-rete (Punto S o Punto T) ed e' leggermente diversa a seconda che sia l'interfaccia utente-rete o rete-rete.
Il campo GFC e' il Generic Flow Control (controllo di flusso generico) e compare solo nella versione utente-rete della testata. Il suo compito non e' stato completamente definito, ma questo campo puo venire usato in due casi principali:
Il campo VPI e' il Virtual Path Identifier o identificativo di Percorso Virtuale. Come si vede, piu' percorsi virtuali sono supportati entro la rete che non all'interfaccia utente-rete. Il campo VCI o Virtual Channel Identifier e' l'identificativo del Canale Virtuale.
Il campo PT o Payload Type e' un campo flag a tre bit che designa il tipo di carico utile. Il significato dei bit, dal piu' significativo al meno significativo e':
Il campo CLP o Cell Loss Priority (priorita' di scartamento cella) serve a marcare, col bit settato, le celle che hanno minore importanza relativa e che quindi sono candidate ad essere scartate in caso di problemi di rete. Vi sono due usi possibili:
Il campo HEC o Header Error Control e' un campo di controllo errori a ridondanza ciclica che usa l'algoritmo:
X^8+X^2+X+1
Questo campo controlla la validita' della rimanente porzione di testata (32 bit). Il fatto che il campo sia di otto bit fa' si che contenga abbastanza ridondanza anche per correggere gli errori di un bit della testata precedente, e fornisce una probabilita' molto bassa del recapito celle con errori di testata in condizioni di burst di traffico. L'uso di algoritmi di correzione errori di testata non e' obbligatorio poiche introduce tempi di processamento aggiuntivi.
Le celle riservate all'uso da parte del livello fisico contengono valori di testata predeterminati, che non si possono usare nello strato ATM. I byte usati sono i primi 4, ed in particolare i bit 1-4 e 29-32. Il bit 32 (che normalmente ATM userebbe per il CLP, e' sempre settato a 1.
La particolare testata con tutti i bit dei primi 4 byte settati a zero tranne l'ultimo identifica la idle cell (cella vuota). Il livello fisico inserisce celle vuote nel flusso continuo di celle quando non vi siano celle con dati disponibili. Le celle vuote vengono scartate dal livello ATM alla ricezione e da qualsiasi commutatore intermedio in caso di congestione. Le celle vuote hanno ogni byte del campo Carico Utile settato al valore 01101010.
Le altre celle fisiche servono per il lavoro di Operation and Maintenance (OAM - operazioni e manutenzione). Le funzionalita' OAM sono implementate come flussi bidirezionali di informazione, marcati con le sigle da F1 a F5, e che corrispondono ai cinque sottolivelli degli strati fisico e ATM. Le operazioni di manutenzione sono listate nella specifica ITU-T I.610, ma alcune di esse sono ancora allo stadio di definizione.
Il B-ISDN richiede la possibilita' di trasmissione celle a velocita' di 155.52 Mbps e 622.08 Mbps. La struttura trasmissiva fisica per la velocita' 622.08 Mbps e' ancora in corso di studio. Per la velocita' 155.52 Mbps, la raccomandazione I.432 definisce due strutture fisiche:
Non vengono raccolte le celle in trame ma poste direttamente sul cavo come stream continuo. Il problema della sincronizzazione e' affrontato esaminando la correttezza del campo HEC di errori, cioe' la corrispondenza tra il campo HEC ricevuto e quello calcolato.
L'algoritmo di delineazione celle e' basato su un diagramma a stati finiti.
Nello stato HUNT viene ricercata la prima cella col campo HEC corretto, e quindi avviene una transizione allo stato PRESYNC. Al ricevere di celle col campo HEC scorretto, queste vengono scartate e si rimane nello stato HUNT.
Nello stato PRESYNC ci si attende di trovare un numero (delta) di celle col campo HEC corretto. Se cio' avviene si entra nello stato SYNCH, altrimenti si ritorna allo stato HUNT.
Nello stato SYNCH viene effettuata la detezione e correzione di errori. Se vengono ricevute piu' di un numero (alfa) di celle errate si ritorna allo stato HUNT.
I parametri e sono parametri di configurazione dell'algoritmo di delineazione cella, con tipici valori 7 e 6 rispettivamente. Il primo influenza la resistenza a disallineamenti falsi, il secondo la resistenza a delineazioni false.
Le celle OAM sono identificate da un VPI di 0 ed un VCI di 9.
Il livello fisico SDH impone una struttura di trama al flusso ATM., usando la trama STM-1 (STS-3). Il carico utile consiste di una porzione overhead di 9 byte seguita da celle ATM. Dato che la dimensione del carico utile e' 2340 byte e non e' un multiplo di 53 byte, una cella ATM puo' venire spezzata su un confine di carico utile.
Il byte dello overhead indica il numero di byte a seguire prima del primo confine di cella, con valori permessi tra 0 e 52.
SDH ha alcuni vantaggi:
L'informazione OAM e' trasportata nei byte overhead di ciascuna trama/
Il Livello Adattativo (AAL - ATM Adaptation Layer) supporta protocolli di trasferimanto informazione basati su ATM, p.es. codifica PCM voce e il protocollo LAPD di ISDN e B-ISDN. Questo significa normalmente segmentare la PDU del protocollo soprastante in un certo numero di celle all'atto dell'invio e riassemblarle alla ricezione.
I servizi forniti da AAL sono:
La ITU-T definisce quattro classi di servizio denominate Classe A, B, C, D a seconda che il servizio richieda un temorizzatore tra la sorgente e la destinazione, flusso di bit costante e se sia orientato alla connessione o senza connessione..
Lo strato AAL e' diviso in due sottolivelli logici:
Livello di Convergenza o Convergence Sublayer (CS), che fornisce le funzioni di supporto specifiche ai singoli applicativi. Ogni applicativo e' agganciato sl CS tramite un punto di accesso al servizio (Service Access Point - SAP) che coincide spesso con l'indirizzo dell'applicativo.
Livello di Segmentazione e Riassemblaggio o Segmentation and Reassembly (SAR), che fornisce il servizio di pacchettizzazione dell'informazione ricevuta dal CS in celle e le spacchetta all'altro capo.
Poiche' il carico utile di una cella ATM e' 48 byte, il SAR deve far entrare le informazioni ricevute dal CS ed anche eventuali testate e code in 48 byte.
Inizialmente ad ogni classe di servizio corrispondeva un protocollo, numerato da 1 a 4. Susseguentemente i tipi 3 e 4 sono stati uniti ed e' stato introdotto un nuovo protocollo di tipo 5. E' stato definito il formato dati per tutti i protocolli a livello SAR, eccetto per il tipo 2.
AAL Tipo 1. E' l'unico dei tipi di protocolli che gestisce una sorgente con velocita' d'invio bit costante. Ogni blocco dati e' accompagnato da un numero di sequenza per la gestione degli errori.
AAL Tipo 2. E' inteso per applicazioni analogiche, come il video e l'audio, che richiedono temporizzazioni strette ma non abbisognano di un flusso costente. La specifica di questo protocollo e' piu' indiatro delle altre.
AAL Tipi 3/4. Il servizio puo' essere orientato alla connessione o senza connessione. Nel primo caso si definiscono connessioni logiche SAR multiple su una singola connessione ATM; nel secondo caso ogni blocco dati SAR e' trattato indipendentemente. Il servizio puo' inoltre essere orientato al messaggio o in modalita' streaming. Nel primo caso i dati provenienti sono gia' suddivisi in trame, p.es. LAPD o Frame Relay. Nel secondo caso i dati vengono dati al SAR in blochi fissi, che possono anche ridursi a un solo byte; viene comunque inviata una cella come unita' minima, per blocco.
Il livello AAL di tipo 3/4 deve fornire come minimo capacita' di segmentazione e riassemblaggio. Un blocco dati proveniente da applicativi superiori e' incapsulato in PDU a livello CS, che infatti viene chiamato Common Part Convergence Subsystem (CPCS). Il PDU CPCS e' passato a livello SAR, dove e' suddiviso in blocchi da 44 byte, ciascuno fornito di una testata e di una coda SAR da due byte ciascuno.
AAL Tipo 5. E' inteso come livello di trasporto veloce per protocolli ad alto livello che sono orientati alla connessione e che forniscono loro il controllo errori e sequenza. Non vi sono testata o coda SAR per questo tipo. Il tipo 5 e' stato introdotto appositamente per trasmissione dati tra computer, allo scopo di: