Principe de base de l'ATM

1. ATM
Asynchronous Transfer Mode
Formateur: Mafambi SOMBIE
TELECOMS Engineer
jmos81@gmail.com
1

2. Contenu
Principe
Architecture
Couche PMD
Couche ATM
Couche AAL
Routage
Applications ATM
2

3. • Supporter tout type de communication sur un même réseau.
• Fonctionner à très haut débits (Gigabits par seconde).
• Garantir une QoS à chaque utilisateur.
• Utiliser les standards de couches physiques existants (PDH,
SDH,FDDI, Sonet, . . . )
Introduction
Cell
Voice
Data
Video
3

4. AsynchronousTransfer Mode:
• Mode de transfert asynchrone
• Technique de commutation : la commutation de cellules.
• Bloc de données de taille fixe: cellule=53 octets
• Chaque cellule contient sa propre identification,VPi/Vci
Introduction
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5. Contenu
Principe
Architecture
Couche PMD
Couche ATM
Couche AAL
Routage
Applications ATM
5

6. ATM:Asynchronous Transfert Mode
 ou Relais de cellules
 ou Commutation Rapide de paquets
 ou TechniqueTemporelle Asynchrone (TTA )
Technique de multiplexage et de commutation
assurant l'acheminement des informations numériques
indépendamment de leur nature.
Principe
6

7. ATM, orienté connexion.
Fonctions de contrôle de flux gérées par les applications
utilisatrices ou des équipements d’accès.
Cellules transmises au rythme du débit engendré par
l’application, dans les limites d’un contrat défini en début de
communication (bandwith on demand)
Principe
7

8. 03 principaux organismes traitent de l'ATM :
• UIT-T (Union Internationale des Télécommunication) : Etats
• ETSI (European Telecommunication Standards Institute) :
opérateurs + industriels européens
• ATM Forum : industriels (surtout U.S.)
• IETF (Internet Engineering Task Force) : groupe responsable de
la proposition et de la spécification des protocoles sur Internet.
Principe
Organismes de normalisation
8

9. Principe
Structure d’une cellule ATM
5 Octets d'en-tête
48 Octets d'information
53 Octets : taille fixe
9

10. Contenu
Principe
Architecture
Couche PMD
Couche ATM
Couche AAL
Routage
Applications ATM
10

11. ATM se présente suivant un modèle d'architecture à trois
couches principales :
• La couche physique ou PMD (Physical Meduim Dependent)
qui assure l'adaptation à l'environnement de transmission
• La couche ATM, en charge du multiplexage et de la
commutation de cellules
• La couche AAL (ATM Adaptation Layer), qui adapte les flux
d'information à la structure des cellules
Architecture
11

12. Architecture
ATM
Flux d'information
Support de transmission
Adaptation des données
à la structure de la cellule
AAL
Commutation et multiplexage
des cellules ATM
Adaptation des cellules
au transport physique PHY
12

13. Architecture
Couches Hautes
AAL
ATM
PMD
Couches Hautes
AAL
ATM
PMDPMD
ATM
PMDPMD
ATM
PMD
Le modèle en trois dimensions définit 03 plans:
• Le plan user: transfert les infos venant des applications des users
• Le plan de contrôle lié aux problèmes de signalisation
• Le plan de gestion responsable de la gestion et de la coordination
des différents plans.
13

14. Architecture
Upper layer Upper layer
ATM layer
Physical layer
Control panel User panel
Panel management
ATM adaptation layer (AAL)
14

15. Contenu
Principe
Architecture
Couche PMD
Couche ATM
Couche AAL
Routage
Applications ATM
15

16. Elle assure les fonctions :
• Codage suivant le débit utilisé
• Adaptation de débit (caractères de bourrage)
• Protection de l’en tête par le HEC (Somme de Contrôle pour
détection et contrôle d’erreur)
• Délimitation des cellules
• Adaptation au support de transmission
Couche Physique ou PMD
16

17. Contenu
Principe
Architecture
Couche PMD
Couche ATM
Couche AAL
Routage
Applications ATM
17

18. Elle n'est concernée que par les en-têtes des cellules. Sa
fonction:
identification (VPI,VCI)
multiplexage
brassage
Couche ATM
18

19. Couche ATM
UNI = User to Network Interface
NNI = Network to Network Interface
UNI NNI
Deux interfaces pour un Réseau ATM
19

20. Couche ATM
UNI = User to Network Interface
NNI = Network to Network Interface
Structure d'une cellule ATM UNI & NNI
VPI VCI HEC
G
F
C
C
L
P
PT
VPI VCI HEC
C
L
P
PT
DONNEES
ENTETE 4 8 16 3 1 8
8131612
Bits
Bits
5 48 Octets
UNI
NNI
20

21. GFC (Generic Flow Control): contrôle de flux
• Cette fonction est uniquement définie au niveau de l'interface UNI.
• Elle permet de contrôler le trafic dans des situations de surcharge
ponctuelles.
• Elle peut aussi assurer l'identification de plusieurs stations ayant un
accès commun au réseau. La valeur par défaut est "0000".
EN-TÊTE DE CELLULE (UNI)
Couche ATM
GFC (4)
VPI (8)
VCI (16)
PTI CLP
HEC
21

22. VPI (Virtual Path Identifier): identificateur de conduit virtuel (ou
faisceau).
Ce champ identifie une connexion permanente ou semi permanente. Un
VPI est un ensemble deVCI. Le champVPI est sur 8 bits à l'interface
UNI et 12 bits à l'interface NNI.
EN-TÊTE DE CELLULE (UNI)
Couche ATM
GFC (4)
VPI (8)
VCI (16)
PTI CLP
HEC
22

23. VCI (Virtual Channel Identifier) : identificateur de voie virtuelle (ou conduit).
Associé auVPI permet le routage d'une cellule et comprend 16 bits.
EN-TÊTE DE CELLULE (UNI)
Couche ATM
GFC (4)
VPI (8)
VCI (16)
PTI CLP
HEC
23

24. PTI (PlayloadType Identifier) : type de capacité utile sur 3 bits.
1er bit = origine de la cellule
 Utilisateur « 0 »
 Données internes réseau « 1 »
2eme bit = si données utilisateur, ce bit indique un nœud congestionné EFCI
(Explicit Forward Congestion Indication)
3eme bit = indique la dernière cellule d'une trame AAL5
EN-TÊTE DE CELLULE (UNI)
Couche ATM
GFC (4)
VPI (8)
VCI (16)
PTI CLP
HEC
24

25. CLP (Cell Loss Priority) : préférence à l'écartement
Ce champ sur 1 bit permet d'indiquer explicitement la préférence à
l'écartement d'une cellule. Il doit être positionné par l'utilisateur dans le cas
de l'établissement d'une connexion à débit variable.
EN-TÊTE DE CELLULE (UNI)
Couche ATM
GFC (4)
VPI (8)
VCI (16)
PTI CLP
HEC
25

26. HEC (Header Error Control) : séquence de contrôle d'erreur.
Ce champ contient la séquence de contrôle d'erreur qui est traitée par la
couche physique. Le mécanisme HEC est défini dans la recommandation
I.432
EN-TÊTE DE CELLULE (UNI)
Couche ATM
GFC (4)
VPI (8)
VCI (16)
PTI CLP
HEC
26

27. Rapidité de Transit + Haut débit
Le réseau se décharge de certaines responsabilités
Pas de contrôle d'erreurs
Pas de contrôle de flux
Ces fonctions sont déportées aux extrémités
Protocoles adaptés aux natures de données
Ce sont les protocoles d'adaptation
Caractéristiques offertes par l'ATM
Couche ATM
27

28. VP & VC
Virtual channel (VC)
Transmission path
Virtual path (VP)
including multiple VC
Transmission path
including multiple VP
Virtual channel (VC)
Local channel between
ATM end nodes
Virtual channel (VC)
Virtual path (VP)
Virtual path (VP)
Connection identifier = VPI/VCI
28

29. VP & VC
VCI 1 VCI 2 VCI 3 VCI 4
VPI 2VPI 3VPI 1
VPI 2
VPI 3
VPI 5
VPI 1
VPI 4
Port 1
Port 2
Port 3
VCI 1
VCI 2
VCI 1
VCI 2
VP switch
VC switch
29

30. Contenu
Principe
Architecture
Couche PMD
Couche ATM
Couche AAL
Routage
Applications ATM
30

31. VBR
Data
CBR
CBR
Vidéo à débit variable
X25
2 Mbps
64 Kbps
Classification de Services
31

32. Classification de Services
Constant bit rate : CBR
Variable bit rate-real time :VBR-RT
VBR-non-real time:VBR-NRT
Unspecified bit rate: UBR
Available bit rate:ABR
32

33. Les avantages d'ATM repose sur sa capacité à différencier les
flux et à leur offrir des services distincts.
On peut classer ces flux (ATM Forum) en quatre catégories :
CBR : Constant Bit Rate
 Correspond à un flux de débit fixe, avec une synchronisation de bout
en bout.
 Débit, délai d'acheminement et variation de ce délai sont précisés.
VBR :Variable Bit Rate
 Spécification d'un débit maximal et moyen entre lequel évolue le débit
instantané.
 Débit pic (PCR = Peak Cell Rate), débit moyen (SCR = Sustainable
Cell Rate) et taille maximale des pics (MBS = Maximum Burst Size)
sont précisés.
 VBR - RT (RealTime) = voix ou vidéo compressé.
 VBR - NRT (Non RealTime) = échange de données sécurisée avec
bande passante minimale garantie.
Classification de Services
33

34. UBR : Unspecified Bit Rate
 Aucun paramètre n'est spécifié.
 Aucune garantie sur ce type de service.
 Service par défaut pour des solutions LAN-ATM
ABR :Available Bit Rate
 Trafic en fonction du débit disponible.
 Débit instantané variable entre un MCR (Minimum Cell Rate) et un débit
crête.
Classification de Services
34

35. Couche AAL
Elle se situe entre la couche ATM et les
applications
Implantée dans les terminaux, par
exemple modem DSL avec interface USB
ou Ethernet
Les protocoles sont des protocoles de bout en
bout sans traitement dans le réseau
C’est la couche AAL qui assure la diversité des
services transportés par le réseau
A
A
L
A
T
M
P
H
Y
35

36. Couche AAL
Types d'AAL
Récupération
de rythme
Débit
Mode de
connexion
1
1 2 3/4 5
exigée non exigée
constant variable
sans
connexionorienté connexion
Exemples
émulation
de circuits
vidéo à
débit variable
transfert
de données
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37. L'AAL est composé de deux sous-couches :
La sous-couche de convergence CS (Convergence Sublayer)
assure des fonctions plus spécifiques du service utilisateur,
 les champs CS ne sont présents qu'une fois par unité de
données utilisateur,
 le CS peut prendre en charge le traitement des erreurs,
 le CS peut assurer la synchronisation de bout en bout
La sous-couche de segmentation et de réassemblage SAR
(Segmentation And Reassembly) est pratiquement indépendante
du service utilisateur,
 les champs SAR sont présents dans chaque cellule,
 le SAR permet de détecter les cellules perdues mais la
récupération est du ressort de la sous-couche suivante,
Couche AAL
37

38. Couche AAL
38

39. Contenu
Principe
Architecture
Couche PMD
Couche ATM
Couche AAL
Routage
Applications ATM
39

40. Les réseaux ATM sont des réseaux en mode connecté. La topologie d'un
réseau peut être quelconque, plusieurs routes pouvant être disponible
entre un couple d'équipements branchés au réseau
Objectif
Optimisation
 Meilleure route possible
Simplicité
 Minimiser les ressources utilisées pour le routage
Robustesse
 Eviter les boucles de routage
Rapidité
 Temps de convergence faible
Flexibilité
 Adaptation dynamique aux changements de topologie et configurable
Routage
40

41. Type de Routage
Statique
ou dynamique
Type de Protocole
DistanceVector (ex : RIP)
Link State (ex : OSPF)
Routage
41

42. P-NNI (Private Network to Network Interface) est le protocole de
routage permettant la découverte dynamique des commutateurs
entre eux
Proposé par Cisco et entériné par l'ATM Forum en 94 :
 IISP : Interim Inter Switch Protocol = PNNI - Phase 0
IISP / PNNI - Phase 0
 Routage statique
 Entrée manuelle du routage ( limitation de la complexité)
 Pas de redondance en cas de rupture d’un lien
 Protocole transitoire - solution transitoire pour routage dans ATM
Routage
Spécification P-NNI
42

43. P-NNI (Private NNI) est un protocole de routage dynamique,
hiérarchique de type "link state".
Chaque commutateur obtient une vue complète de la topologie
du réseau à son niveau hiérarchique.
Partition du réseau en domaine de routage, appelés "Peer
Group".
Les nœuds ont une vision détaillée de la topologie de leur PG.
Chaque PG a un leader (PGL) chargé de :
 L'agrégation des informations de routage de son PG
 Passer ces informations agrégées aux autres PG
Routage
Spécification P-NNI
43

44. Routage
Exemple de PG
44

45. C'est un protocole de routage complexe et complet
Il reste encore quelques problèmes à l'étude :
 Choix de la topologie de routage hiérarchique optimale
 Fréquence des échanges des paramètres de la QoS
 Temps de convergence, ……
Routage
45

46. P-NNI en complément des fonctions de routage, recherche une
route satisfaisant aux critères demandés par l'appelant :
 Bande passante
 Délai de transit
 Régularité de transit, . . .
Fonction de Crankback : évite les boucles
Sécurité prévu dans P-NNI 2
P-NNI en complément des fonctions de routage, recherche une
route satisfaisant aux critères demandés par l'appelant :
Routage
46

47. Contenu
Principe
Architecture
Couche PMD
Couche ATM
Couche AAL
Routage
Applications ATM
47

48. L'avènement des applications multimédia et l'intérêt économique
d'intégrer les différents services offerts induisent le besoin de qualités
de services garanties.
Le besoin de maîtriser et minimiser les coûts des télécommunications
passe par un meilleur multiplexage statistique des différents flux
d'information de l'entreprise.
L'optimisation du routage reste un point important.
Diverses architectures ont été proposées pour répondre à ces
besoins :
 Architectures normalisées
 Architectures propriétaires
Applications ATM
48

49. LANE (LAN Emulation) : prolongation d'un réseau Ethernet ou
Token ring à travers l'infrastructure ATM.
MPOA (Multi protocole Over ATM) : amélioration de LANE
IP Switching
Applications ATM
49

50. LAN - E a été la première solution standard "universelle". Défini
par ATM Forum (V 1.0 - Jan 1995).
Solution pour le support de tous les data téléinformatiques actuels
en émulant une couche LAN sur une infrastructure ATM (PVC
SVC).
La couche LAN est l'équivalent de la couche MAC
QoS :AAL 5 sur UBR (ou ABR)
Service connectionless : diffusion de trames
Applications ATM
50

51. Applications ATM
51

52. Liens Utiles
http://www.itu.int/home/index-fr.html
http://www.atmforum.com/
http://www.iec.org/online/tutorials/atm_fund/
http://www.rad.com
http://www.alcatel.com
http://www.cisco.com/warp/public/614/12.html
52

53. 53