TRABAJO ESPECIAL DE GRADO

Transcripción

1 TRABAJO ESPECIAL DE GRADO DISEÑO DE UN PLAN DE OPTIMIZACIÓN DEL ENRUTAMIENTO PNNI DE LA RED DE DATOS ATM NORTEL PASSPORT 7000 Y INSTALADA EN CANTV Rodríguez Hernández, Daniel Antonio Trabajo presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezuela para optar al Título de Ingeniero Electricista Ciudad Universitaria de Caracas, Mayo 2003

2 TRABAJO ESPECIAL DE GRADO DISEÑO DE UN PLAN DE OPTIMIZACIÓN DEL ENRUTAMIENTO PNNI DE LA RED DE DATOS ATM NORTEL PASSPORT 7000 Y INSTALADA EN CANTV PROFESOR GUÍA: Prof. Carlos Fuenmayor TUTOR INDUSTRIAL: Ing. Aymara Gámez Rodríguez Hernández, Daniel Antonio Trabajo presentado ante la Ilustre Universidad Central de Venezuela para optar al Título de Ingeniero Electricista Ciudad Universitaria de Caracas, Mayo 2003

3 CARTA DE APROBACIÓN Ing. Vincenzo Mendillo Jurado Ing. Rafael Rodríguez Jurado Ing. Carlos Fuenmayor Profesor Guía Ing. Aymara Gámez Tutor Industrial

4 DEDICATORIA A mis padres, Marlene y Rogers, a mis hermanos, Rogers y Juan, a Jessy, y a mi país Venezuela en estos tiempos de austeridad.

5 AGRADECIMIENTOS Un especial agradecimiento a mi Tutora Industrial, Ing. Aymara Gámez, por su valioso aporte de conocimientos, orientación, ayuda, confianza, y sobre todo por su tiempo. Muchas gracias! Muchas gracias a mi Profesor Guía, Ing. Carlos Fuenmayor, por su orientación y consejos oportunos, además del aporte de conocimientos. Gracias al personal de la Empresa Nortel Networks, a Héctor Camacho y Luciano Gómez por su ayuda en la realización de las pruebas en maqueta. A Stephen Strong por sus importantes comentarios en la fase de diseño. A la Universidad Central de Venezuela por permitir desarrollarme como profesional y como persona. Especial agradecimiento al Prof. Francisco Varela y la Ing. Peggy Izaguirre por su apoyo y ayuda durante el proyecto. A la secretaria del Departamento de Comunicaciones María Auxiliadora. A mis padres, a mis hermanos, a Jessy y a mi tía Norys, y toda mi familia por formar parte de este logro, sin ustedes no hubiese sido posible lograr tan preciada meta. Un agradecimiento muy especial a la familia Gil Pinto, por su invaluable compañía durante la carrera. A mis grandes amigos: Miguel Rodríguez y Raúl Lobo, por su apoyo, ayuda, y amistad. A todos mis amigos y compañeros de la escuela de Ingeniería Eléctrica, especialmente a: Isabel Bolívar, Julio Flores, Alirio Díaz y Eduardo Reyes. Al personal de CANTV, que de una u otra manera aportó su grano de arena en esta investigación, Muchas Gracias a: Coromoto Rivas, Carmen Quevedo, Vanessa Machado, Annie Arévalo, Ana Mago, Juan Figueira, Alexander Linares, Miguel Manresa, Carlos Carrasquel y Miguel Melgarejo.

6 Rodríguez Hernández, Daniel Antonio DISEÑO DE UN PLAN DE OPTIMIZACIÓN DEL ENRUTAMIENTO PNNI DE LA RED DE DATOS ATM NORTEL PASSPORT 7000 Y INSTALADA EN CANTV Título Académico a obtener: Ingeniero Electricista Mención Comunicaciones Tutor Académico: Prof. Carlos Fuenmayor. Tutor Industrial: Ing. Aymara Gámez. Tesis. Caracas, U.C.V. Facultad de Ingeniería. Escuela de Ingeniería Eléctrica. Año 2003, 99 Páginas. Palabras Claves: Enrutamiento, PNNI, ATM, Calidad de Servicio (QoS), Load Balancing, EBR. RESUMEN CANTV, en la necesidad de mejorar la Calidad de Servicio (QoS) de los productos ofrecidos a sus clientes a través de la tecnología ATM, sobre la red Nortel Passport 7k/15k instalada actualmente, decidió diseñar un plan que establezca los lineamientos necesarios para la optimización del enrutamiento dinámico básico bajo el estándar PNNI 1.0. que soporta actualmente la red de transporte ATM, hacia un sistema de enrutamiento que permita dar prioridad a las aplicaciones en tiempo real con relación a los servicios de datos, con la finalidad de proporcionar el trato adecuado al enrutar las conexiones en función de sus requerimientos de QoS solicitados. El desarrollo de la investigación se basó en el análisis y evaluación de los métodos ofrecidos actualmente por El Foro ATM y Nortel Networks para mejorar el enrutamiento ATM sobre PNNI, lo que permitió establecer los pasos necesarios para la implementación de estos métodos sobre la red actual, comprobado con el alto porcentaje de pruebas satisfactorias obtenidas en maqueta CANTV. La eventual implementación de este Plan, además de mejorar el enrutamiento dinámico PNNI, permitirá instaurar un conjunto de soluciones añadiendo valor agregado a los servicios ATM, como la optimización automática de trayectos. Se recomiendan revisiones ulteriores de los parámetros de balanceo de carga a medida que la red vaya creciendo considerablemente, y especialmente al momento de migrar de topología plana a topología agrupada por niveles lógicos jerárquicos. I

7 TABLA DE CONTENIDO RESUMEN...I TABLA DE CONTENIDO... II ÍNDICE DE FIGURAS...IV ÍNDICE DE TABLAS... V TÉRMINOS Y DEFINICIONES...VI INTRODUCCIÓN... 1 CAPÍTULO I. IDENTIFICACIÓN DE LA EMPRESA NOMBRE DE LA EMPRESA DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA OBJETIVOS DE LA ORGANIZACIÓN ESTRUCTURA ORGANIZATIVA DE CANTV... 4 CAPÍTULO II. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA OBJETIVOS DEL PROYECTO OBJETIVO GENERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO ALCANCE DEL PROYECTO LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN METODOLOGÍA EMPLEADA EN LA INVESTIGACIÓN... 8 CAPÍTULO III. MARCO TEÓRICO ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE - ATM MODELO DE CAPAS ATM CAPA FÍSICA CAPA ATM CAPA DE ADAPTACIÓN ATM (AAL) CANALES Y TRAYECTOS VIRTUALES ATM CELDA ATM FUNCIONAMIENTO ATM CONEXIONES VIRTUALES ATM PERMANENT VIRTUAL CONNECTION (PVC) Y PERMANENT VIRTUAL PATH (PVP) SWITCHED VIRTUAL CONNECTION (SVC) Y SWITCHED VIRTUAL PATH (SVP) SOFT PERMANENT VIRTUAL CONNECTION (SPVC) Y SOFT PERMANENT VIRTUAL PATH (SPVP) INTERFACES ATM USER-TO-NETWORK INTERFACE (UNI) INTERIM INTER-SWITCH SIGNALING PROTOCOL (IISP) PRIVATE NETWORK-TO-NETWORK INTERFACE (PNNI) II

8 CARACTERÍSTICAS DEL ENRUTAMIENTO PNNI MECANISMOS DEL PROTOCOLO PNNI PARÁMETROS DE ESTADO DE TOPOLOGÍA CONNECTION ADMISSION CONTROL (CAC) GENERIC CONNECTION ADMISSION CONTROL (GCAC) GESTIÓN DE TRÁFICO ATM PARÁMETROS DE CALIDAD DE SERVICIO (QOS) CELL LOSS RATIO (CLR) CELL DELAY VARIATION (CDV) MAXIMUM CELL TRANSFER DELAY (MAXCTD) RELACIÓN ENTRE CDV Y MAXCTD CONTRATO DE TRÁFICO PARÁMETROS QUE DEFINEN EL CONTRATO DE TRÁFICO CATEGORÍAS DE SERVICIO ATM: CONSTANT BIT RATE (CBR): REAL-TIME VARIABLE BIT RATE (RT-VBR): NON-REAL-TIME VARIABLE BIT RATE (NRT-VBR): AVAILABLE BIT RATE (ABR): UNSPECIFIED BIT RATE (UBR): EQUIPOS NORTEL PASSPORT PROCESADORES DE CONTROL PROCESADORES DE FUNCIÓN SERIE PASSPORT SERIE PASSPORT ARQUITECTURA FUNCIONAL DE LAS SERIES PP 7K/15K PNNI EN PASSPORT ESQUEMA DE ENRUTAMIENTO PNNI EN LOS EQUIPOS PASSPORT CAPÍTULO IV. RED ATM PASSPORT CANTV TOPOLOGÍA BÁSICA PNNI ESTRATEGIA DE SINCRONISMO DE LA RED ATM PLAN DE NUMERACIÓN ATM TRONCALES PASSPORT ENRUTAMIENTO PNNI EN LA RED ATM DE CANTV CAPÍTULO V. RECOMENDACIONES DE OPTIMIZACIÓN RECOMENDACIONES DE OPTIMIZACIÓN DEL ENRUTAMIENTO PNNI DE UNA RED ATM MÉTODOS BÁSICOS MÉTODO A MÉTODO B MÉTODO DE BALANCEO DE CARGAS (LOAD BALANCING) MULTI-PATH VARIANCE (MPV) DIVERSIDAD DE RUTA (RD) ALEATORIA (RANDOM) TRAYECTO MÁS ANCHO PROPORCIONAL A AVCR PROPORCIONAL A LA MÉTRICA DE OPTIMIZACIÓN PROPORCIONAL A AVCR Y A LA MÉTRICA DE OPTIMIZACIÓN EDGE BASED RE-ROUTING (EBR) RECUPERACIÓN DE CONEXIÓN OPTIMIZACIÓN DE TRAYECTOS IMPLEMENTACIÓN EBR CAPÍTULO VI. PLAN DE OPTIMIZACIÓN DISEÑO DEL PLAN DISEÑO DE MÉTRICAS EN BASE AL MÉTODO DE OPTIMIZACIÓN B III

9 DISEÑO DE PARÁMETROS MPV EN BASE AL MÉTODO DE LOAD BALANCING PASOS PARA DETERMINAR LOS VALORES MPV TÉCNICAS DE LOAD BALANCING POR CATEGORÍA DE SERVICIO CONSIDERACIONES A TOMAR PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE EDGE BASED RE-ROUTING - EBR CAPÍTULO VII. PRUEBAS FUNCIONALES PRUEBAS EN MAQUETA DEL PLAN DE OPTIMIZACIÓN ESCENARIO TOPOLOGÍA DE LA RED DE GESTIÓN DIAGRAMA DE CONEXIÓN PARA LAS PRUEBAS CASOS DE PRUEBAS EN MAQUETA CONFIGURACIÓN INICIAL DE LA RED ENRUTAMIENTO SPVC/P CONFIGURACIÓN DE MÉTRICAS DE RETARDO E IMPLEMENTACIÓN DEL MÉTODO B CONFIGURACIÓN DE PARÁMETROS MPV EDGE-BASED RE-ROUTING EBR CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXOS ANEXO 1. DISTANCIAS DE ENLACES PASSPORT ANEXO 2. CÁLCULO DE PARÁMETROS MPV ANEXO 3. MAQUETA PASSPORT 7K/15K CET ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1-1. ESTRUCTURA DE LA GERENCIA DE ALTO NIVEL DE CANTV... 5 FIGURA 3-1. MODELO DE REFERENCIA ATM FIGURA 3-2. VCC Y VPC FIGURA 3-3. CELDA ATM FIGURA 3-4. PVC Y PVP FIGURA 3-5. SVC Y SVP FIGURA 3-6. SPVC Y SPVP FIGURA 3-7. ESCENARIO HÍBRIDO DE RED CON INTERFACES ATM FIGURA 3-8. TOPOLOGÍAS DE RED PNNI FIGURA 3-9. EJECUCIÓN DE GCAC Y CAC EN EL ENRUTAMIENTO PNNI FIGURA FUENTES DE RETARDO FIGURA FUNCIÓN DE DENSIDAD DE PROBABILIDADES DEL RETARDO CTD FIGURA PRIORIDADES DE CELDAS POR CATEGORÍA DE SERVICIO FIGURA APLICACIONES EN CBR FIGURA APLICACIONES EN RT-VBR FIGURA APLICACIONES EN NRT-VBR FIGURA APLICACIONES EN UBR Y ABR FIGURA PASSPORT FIGURA TARJETA FUNCTION PROCESSOR E1 PARA PP FIGURA ARQUITECTURA FUNCIONAL DE LOS NODOS PASSPORT FIGURA PASSPORT FIGURA TARJETA FP STM-1 PARA PP FIGURA ESQUEMA GENERAL DE ENRUTAMIENTO PNNI EN PASSPORT IV

10 FIGURA 4-1. ESTRATEGIA DE SINCRONISMO DE LA RED DE DATOS ATM FIGURA 4-2. FORMATO DE DIRECCIONES ATM FIGURA 4-3. CAPACIDAD DE LOS TRONCALES PASSPORT FIGURA 4-4. DIAGRAMA DE RED CON MÉTRICA AW FIGURA 5-1. VARIACIÓN ACEPTABLE VS. COSTE ÓPTIMO DE TRAYECTO FIGURA 5-2. ALEATORIO FIGURA 5-3. TRAYECTO MÁS ANCHO FIGURA 5-4. PROPORCIONAL A AVCR FIGURA 5-5. PROPORCIONAL A LA MÉTRICA DE OPTIMIZACIÓN FIGURA 5-6. PROPORCIONAL A AVCR Y LA MÉTRICA DE OPTIMIZACIÓN FIGURA 6-1. DIAGRAMA DE RED CON MÉTRICA CDV FIGURA 6-2. DIAGRAMA DE RED CON MÉTRICA MAXCTD FIGURA 6-1. DIAGRAMA DE CONEXIÓN ENTRE BRSPP1 Y CNTPP FIGURA 8-1. TOPOLOGÍA DE LA RED FIGURA 8-2. TOPOLOGÍA DE RED DE GESTIÓN MAQUETA CET FIGURA 8-3. DIAGRAMA DE CONEXIÓN PARA PRUEBAS FIGURA A-1. MAQUETA PASSPORT 7000 Y FIGURA A-2. EQUIPOS CETPP1 (PASSPORT 7480) Y CETPP2 (PASSPORT 15000) FIGURA A-3. PASSPORT FIGURA A-4. PASSPORT ÍNDICE DE TABLAS TABLA 4-1. ESTRUCTURA DEL DIRECCIONAMIENTO EN LA RED ATM DE CANTV TABLA 4-2. DISTRIBUCIÓN REGIONAL TABLA 4-3. DISTRIBUCIÓN POR ESTADOS TABLA 4-4. VALORES PARA LOS BYTES DEL 6 AL 20 DE LA TABLA TABLA 4-5. TASAS DE LOS ENLACES PNNI EN TRONCALES PASSPORT TABLA 4-6. MÉTRICA AW RED ATM CANTV TABLA 5-1. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS TÉCNICAS DE BALANCEO DE CARGAS TABLA 5-2. ANÁLISIS COMPARATIVO DE LAS TÉCNICAS DE BALANCEO DE CARGAS TABLA 6-1. LÍMITES DE COLAS (POR DEFECTO) POR FP Y POR CATEGORÍA DE SERVICIO EN TIEMPO REAL TABLA 6-2. TABLA DE ASIGNACIÓN DE MÉTRICA CDV PARA TRÁFICO CBR TABLA 6-3. COMPONENTE DE RETARDO DE PROPAGACIÓN POR TIPO DE ENLACE TABLA 6-4. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE BRSPP1-CNTPP TABLA 6-5. PARÁMETROS MPV A SER CONFIGURADOS EN LA RED ATM PASSPORT TABLA 6-6. TÉCNICAS LOAD BALANCING POR CATEGORÍA DE SERVICIO TABLA AW-1. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE MATPP1 CHAPP TABLA AW-2. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE URBPP1 CHAPP TABLA AW-3. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE MADPP3 CHAPP TABLA CDV-1. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE BRSPP1 CNTPP TABLA CDV-2. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE MATPP1 CHAPP TABLA CDV-3. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE URBPP1 CHAPP TABLA CDV-4. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE MADPP3 CHAPP TABLA MAXCTD-1. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE BRSPP1 - CNTPP TABLA MAXCTD-2. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE MATPP1 CHAPP TABLA MAXCTD-3. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE URBPP1 CHAPP TABLA MAXCTD-4. MÁXIMA VARIACIÓN ACEPTABLE MADPP3 CHAPP V

11 TÉRMINOS Y DEFINICIONES APC (ATM Port Controller). Tipo de procesador de función que proporciona un alto desempeño de adaptación ATM para Frame Relay e IP. Es utilizado únicamente por la serie Passport AQM (ATM Queue Manager). Tipo de procesador de función que tiene el mismo desempeño que el procesador de función APC. Puede ser usado por las series 7000 y ATRIBUTO. Es un parámetro de estado de la topología (enlaces y nodos) de una red ATM. A diferencia de la métrica, su tratamiento es individual; en otras palabras, si un enlace o nodo no posee un atributo aceptable, éste se elimina de la selección de un trayecto de enrutamiento. AvCR (Available Cell Rate/Tasa de Celda Disponible). Atributo que representa la capacidad disponible de un enlace ATM en celdas por segundo. AW (Administrative Weight). Métrica adimensional, asignada por el Operador de la red para representar el atractivo de un enlace a la hora de seleccionar el trayecto de enrutamiento. CAC (Actual Call/Connection Admission Control). Algoritmo o técnica de gestión de tráfico ejecutada en los nodos intermedios para aceptar o rechazar conexiones al momento de su establecimiento. CATEGORÍA DE SERVICIO ATM. Clase de Calidad de Servicio (QoS) asociada con un conjunto de parámetros de tráfico y parámetros de QoS. Entre algunas de las Categorías de Servicio definidas por El Foro ATM, se encuentran: CBR, rt-vbr, nrt-vbr y UBR. CBR (Constant Bit Rate/Tasa de Bit Constante). Categoría de servicio del estándar ATM Forum UNI 4.0, que define un ancho de banda fijo que está disponible por toda la duración de la conexión. Ejemplo de sus servicios, es: voz, video y telemetría. Las conexiones bajo esta categoría se le garantizan los requerimientos de Calidad de Servicio. CDV (Cell Delay Variation). Métrica de retardo. Se expresa en unidades de tiempo y representa la máxima variación de retardo que puede experimientar una celda. Es sinónimo de jitter. CLR (Cell Loss Ratio). Atributo. Representa la relación entre el número de celdas que se pierden y el número total de células transmitidas en un nodo o enlace. VI

12 CP (Control Processor/Procesador de Control). Tarjeta procesadora que se inserta en los equipos Passport, encargada de las tareas más importantes de los nodos, entre las que se tienen, el mantenimiento de las tablas de enrutamiento. CQC (Cell Queue Controller). Tipo de procesador de función que usa un controlador de colas de celdas. Soporta funciones como Traffic Shaping. Es el modelo original de los procesadores de función. DPRS (Dynamic Packet Routing System). Sistema de enrutamiento no orientado a conexión para tráfico sensible a retardo y de tasa de bit variable de alto cuadal. DTL (Designated Transit List). Lista de identificadores de nodos y enlaces que especifican completamente un trayecto en una red PNNI ATM. E1/E3 (Jerarquías Plesiócronas Europeas). Interfaces PDH definidas en las recomendaciones G.703 y G.704 de la IUT-T. E1 posee una tasa de transmisión de 2,048 Mbps correspondiente a 32 canales de 64 kbps. E3 tiene una tasa de transmisión de 36,368 Mbps equivalente a 16 E1. FP (Function Processor/Procesador de Función). Tarjetas procesadoras que se insertan en las ranuras de los Passport, que tienen la tarea de proporcionar los puertos e interfaces que conectan los elementos de la red. Se clasifican en APC, AQM, CQC, entre otros. Existen FP con las siguientes interfaces físicas: E1, E3, STM-1, STM-4, STM-16, Ethernet, etc. GCAC (Generic Call/Connection Admission Control). Algoritmo o técnica de gestión de tráfico ejecutada en los nodos fuentes para determinar el comportamiento CAC esperado de los otros nodos y enlaces hacia el nodo destino, basándose en las métricas acumulativas de los enlaces y en los parámetros de calidad de servicio solicitados por la conexión. JITTER. Variación de retardo. LATENCY. Intervalo de retardo entre la transmisión y recepción de una unidad de información determinada. MaxCTD (Maximum Cell Transfer Delay). Métrica para representar el tiempo máximo que le tomará a una celda al viajar desde la fuente hasta el destino. MÉTRICA. Parámetro de estado de topología (enlaces) de una red ATM, utilizadas por el algoritmo de enrutamiento para la selección de rutas. Las métricas son acumulativas a lo largo de un trayecto de enrutamiento (fuente-destino) a diferencia de los atributos, es decir, un trayecto no será seleccionado su métrica total no es aceptable. VII

13 NRT-VBR (non-real time Variable Bit Rate). Categoría de servicio ATM que soporta aplicaciones no tan sensibles al retardo o sus variaciones como rt-vbr, pero que aún tiene una tasa variable de bits y características de tráfico de ráfaga. Entre esas aplicaciones se tiene transferencia de paquetes de datos, transferencia de archivos y sesiones terminales. PARÁMETRO DE QoS. Son parámetros especificados por el usuario o por el Operador de la red para definir el perfil del trayecto de enrutamiento que se desea. Ellos son, específicamente, CDV, maxctd y CLR. En otras palabras, al momento de establecer una conexión se puede definir que el trayecto no tenga más de cierta variación de retardo, máximo tiempo de tranferencia, y máxima tasa de pérdida de celda. Si el algoritmo de enrutamiento determina que no existen trayectos que cumplan con dichas exigencias, no se establecerá la ruta. PCR (Peak Cell Rate). Máxima tasa de transferencia en una red ATM, definida como el límite superior del inverso del tiempo de transmisión entre dos celdas consecutivas. PCR, también es el nombre de parte del software utilizado en los equipos Passport. PNNI (Private Network-Network Interface). Interfaz estandarizada por el ATMF para la conexión entre nodos ATM de una red privada. Es la interfaz que conecta los nodos de la red de datos ATM de CANTV. PVC/PVP (Permanent Virtual Connection/Path). Conexión virtual permanente que se establece estáticamente, configurando manualmente las tablas de enrutamiento de todos los nodos que pertenecen a un trayecto de enrutamiento. QoS (Quality of Service/Calidad de Servicio). Una serie de clases de servicio que reflejan la importancia y urgencia de tráfico sobre una conexión. RT-VBR (real-time Variable Bit Rate). Categoría de servicio ATM que soporta aplicaciones sensibles a retardo y variaciones de retardo, pero que transmite a una tasa que variaba con el tiempo. Las aplicaciones bajo esta categoría se les garantiza Calidad de Servicio, ejemplo de ellas son: voz y video de tasa variable. SPVC/SPVP (Soft Permanent Virtual Connection/Path). Conexión que soporta las mismas funciones que un circuito virtual permanente (PVC), pero elimina la configuración manual de los nodos a lo largo de la conexión. Se configura el nodo fuente, pero la ruta se selecciona automáticamente. VIII

14 STM-n (Synchronous Transport Module Nivel-n). Módulo de Transporte Síncrono, siendo su nivel básico el módulo STM-1, cuya velocidad de transmisión es de 155,52 Mbps, su segundo nivel STM-4 con 622,08 Mbps, y STM-16: 2.488,32 Mbps. SVC/SVP (Switched Virtual Connection/Path). Conexión virtual conmutada que se establece a través de señalización, es decir, dinámicamente. Para establecer este tipo de conexión no es necesaria la configuración manual de los nodos. Es análoga a una conexión telefónica. THROUGHPUT. Es una medida de caudal a la cual un sistema puede procesar o transmitir información. En un sistema de comunicaciones, el throughput es medido como el número de bits o paquetes que pueden ser procesados en un segundo. TRAFFIC SHAPING. Método usado para suavizar la salida del tráfico de ráfagas regulando el intervalo de transmisión de celdas o tramas en la dirección de salida. Es útil para garantizar el cumplimiento del tráfico transmitido con los parámetros de tráfico comprometidos. IX

15 1 INTRODUCCIÓN El establecimiento de conexiones virtuales en las redes basadas en el estándar ATM (Asynchronous Transfer Mode) se realiza a partir de una solicitud de llamada o (Signaling Request) sobre el nodo fuente o por configuración de cada tabla de enrutamiento, ya sea por un usuario conectado a él a través de su red de acceso o por el Operador de la red que desea crear un canal para enlazar dos puntos determinados. Las conexiones o servicios (como también se les conoce) en estas redes se clasifican en dos tipos: permanentes y conmutadas; las del primer tipo son referidas a un canal de comunicaciones que conecta dos terminales por un período de tiempo bastante largo y generalmente sigue establecido aún cuando no existe transmisión de información; mientras tanto, las conexiones conmutadas son canales con un período de comunicación relativamente corto que se libera al terminar de transmisión de información, el establecimiento de este tipo de conexiones es análogo al de una llamada telefónica. Las más usadas son las conexiones virtuales permanentes o PVC (Permanent Virtual Connection), mientras que las conexiones virtuales conmutadas o SVC (Switched Virtual Connection) se utilizan escasamente. La forma de seleccionar el camino que deben seguir estas conexiones, desde un origen hasta un destino, está relacionada con el tipo de conexión. Específicamente, esa manera de seleccionar el camino o enrutar una conexión, puede ser de forma manual (enrutamiento estático) o de manera automática (enrutamiento dinámico), que se relacionan con PVC y SVC, respectivamente. Sin embargo, existe otro tipo de conexión intermedia entre estas dos, llamada SPVC (Soft PVC), la cual es permanente pero se establece dinámicamente. CANTV posee una red de datos ATM de cobertura nacional, en la cual se utilizaban anteriormente conexiones PVC, para las cuales debían aprovisionarse o configurarse las tablas de enrutamiento de todos y cada uno de los nodos por donde se establecía el servicio, esto

16 posterior a un análisis por parte del Operador de la red sobre cual era la ruta óptima sobre la cual se debía establecer la conexión. 2 La implementación de la interfaz PNNI (Private Network-to-Network Interface) sobre los nodos de la red de transporte ATM de CANTV, le dio la capacidad de soportar servicios SPVC y enrutarlos dinámicamente con el Protocolo de Enrutamiento definido en la especificación del estándar PNNI 1.0., configurando sólo el nodo fuente con la dirección del nodo destino y otras condiciones. Este Protocolo de Enrutamiento utiliza una serie de mensajes o paquetes para mantener informado a los nodos sobre las condiciones de la red, tales como ancho de banda disponible, retardos, congestión, entre otros; con los cuales es posible mantener actualizadas automáticamente las tablas de enrutamiento para establecer dinámicamente las conexiones. No obstante, el sistema de enrutamiento dinámico PNNI que utiliza actualmente la red de datos ATM de CANTV conformada por equipos Passport 7k/15k de Nortel Networks, se encuentra en su configuración más básica, con muchas de sus características desactivadas o configuradas por defecto, donde no se toman en consideración parámetros de estado de la red, como retardo y ancho de banda disponible de los enlaces; las conexiones de distintas categorías de servicio ATM son enrutadas de igual forma sin tomar en cuentas sus diferencias, entre otras cosas. Por estas razones, CANTV se planteó el diseño de un plan para optimizar el enrutamiento PNNI básico de la red ATM de acuerdo a las recomendaciones que ofrecen El Foro ATM y el fabricante de los equipos Passport, Nortel Networks. Esta investigación comprende el diseño y evaluación en maqueta de un Plan de Optimización que establece los lineamientos específicos para mejorar el sistema de enrutamiento PNNI de la red ATM Passport 7k/15k de CANTV. La estructura de este informe está dividida en siete capítulos que comprenden todo el desarrollo de esta investigación. Cada uno de los capítulos trata los siguientes puntos: Capítulo I: Identificación de la empresa.

17 3 Se da una breve descripción de la estructura organizativa de la Compañía Anónima Nacional de Teléfonos de Venezuela (CANTV), y sus objetivos. Capítulo II: Definición del Problema. Se plantea, justifica y delimita el problema tratado en esta investigación, objetivo general, objetivos específicos y la metodología empleada. Capítulo III: Marco Teórico. Se definen y explican los conceptos teóricos necesarios para el desarrollo de este proyecto, el estándar ATM, las interfaces UNI, IISP y PNNI utilizadas en redes ATM, gestión de tráfico, equipos Passport de las series 7000 y de Nortel Networks, y sistema de enrutamiento dinámico PNNI. Capítulo IV: Red de datos ATM de CANTV. En esta parte del informe se analiza la estructura de la red de datos ATM de CANTV, su plan de numeración, estrategia de sincronismo, topología y enrutamiento dinámico PNNI. Capítulo V: Recomendaciones de optimización. Este capítulo presenta las recomendaciones encontradas en la investigación para mejorar el enrutamiento PNNI, las cuales son propietarias de Nortel Networks, ya que El Foro ATM sólo se encarga de definir parte de los estándares del Modo de Transferencia Asíncrono. Capítulo VI: Plan de Optimización. La parte central de esta investigación se presenta en este capítulo, con la especificación de los lineamientos a seguir para mejorar el sistema de enrutamiento PNNI de la red ATM de CANTV, en función de los métodos presentados en el Capítulo V. Capítulo VII: Pruebas Funcionales. El Plan que se especifica en el Capítulo VI fue probado y evaluado con un conjunto de experimentos o pruebas funcionales sobre una maqueta o laboratorio de equipos Passport 7k/15k que se encuentra en el Centro de Estudios de Telecomunicaciones (CET) de CANTV. Se realizaron un total de cinco pruebas resultando altamente satisfactorias. Por último, las conclusiones y recomendaciones producto de la investigación, se presenta la bibliografía consultada, y los anexos que contienen: distancias de los enlaces de la red, cálculos de parámetros para el diseño, y fotografías de la maqueta Passport 7k/15k donde se realizaron las pruebas.

18 4 CAPÍTULO I. IDENTIFICACIÓN DE LA EMPRESA 1.1. NOMBRE DE LA EMPRESA Compañía Anónima Nacional de Teléfonos de Venezuela (CANTV) DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA Principal Empresa proveedora de servicios de telecomunicaciones, fundada en Junio de Con más de 70 años de operación, la empresa es propietaria de la mayor parte de la infraestructura de la red pública de interconexión, la red pública nacional de telefonía básica local y la de larga distancia nacional, así como de la infraestructura para la transmisión de telefonía de larga distancia internacional. CANTV cuenta con un frente único formado por Movilnet, Cantv.net y Caveguías, que ofrece a sus clientes soluciones integrales a sus necesidades de telecomunicaciones, sean estas comunicaciones fijas, inalámbricas, transmisión de datos, Internet o servicios de información y directorios telefónicos OBJETIVOS DE LA ORGANIZACIÓN Ser el proveedor dominante de soluciones integrales de telecomunicaciones en el mercado, defendiendo la marca y el cliente. Aplicar la tecnología para responder oportunamente a las necesidades y requerimientos del mercado. Crear y mantener ventajas competitivas mediante el manejo de la información de su base de clientes. Crear y mantener ventajas competitivas basadas en la calidad de los recursos humanos y servicios ESTRUCTURA ORGANIZATIVA DE CANTV La figura 1-1 muestra en forma jerárquica las ramas que componen la gerencia de alto nivel de la empresa.

19 5 PRESIDENCIA PRESIDENCIA VICEPRESIDENCIA VICEPRESIDENCIA EJECUTIVA EJECUTIVA GERENCIA GENERAL DE DE RED RED GERENCIA DE DE PLANIFICACIÓN INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN DE DE LA LA RED. GERENCIA DE DE CONTROL DE DE PROCESOS OPERATIVOS Y ADMINISTRATIVOS GERENCIA REGIÓN CAPITAL GERENCIA DE DE GESTIÓN CENTRAL DE DE RED RED GERENCIA REGIÓN CENTRAL GERENCIA REGIÓN CENTRO-OCCIDENTAL GERENCIA REGIÓN OCCIDENTAL GERENCIA REGIÓN ORIENTAL FIGURA 1-1. ESTRUCTURA DE LA GERENCIA DE ALTO NIVEL DE CANTV La Gerencia General de la Red tiene a su cargo ocho gerencias, entre las cuales se encuentra la Gerencia de Planificación, Ingeniería y Construcción de la Red. Esta a su vez está formada por un conjunto de gerencias, ocho en total, de las cuales una es la Gerencia de Ingeniería de Datos. La Gerencia de Ingeniería de Datos cuenta con tres Coordinaciones, ellas son: Coordinación Reingeniería Datos Coordinación Ingeniería y Construcción Datos Planificación de Proyectos Datos Los diagramas organizativos se encuentran actualmente en un período de reestructuración o modificación, por lo que no se ilustran en este informe.

20 6 CAPÍTULO II. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA 2.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ATM ofrece una gran ventaja al transportar distintos tipos de información, como voz, datos, video e imágenes fijas sobre su infraestructura. Las conexiones que se encargan de transportar estos tipos de información pueden ser establecidas estática o dinámicamente, en otras palabras, por configuración manual o automática. Adicionalmente, los sistemas de enrutamiento de las redes capaces de soportar diferentes tipos de información, pueden discriminar el establecimiento de rutas dependiendo del tipo de servicio que se desea transmitir. Por otro lado, en el proceso de enrutamiento, no sólo se trata de buscar la mejor ruta entre dos puntos, sino que a veces se deben considerar otros factores como los recursos de la red, entre los que se puede encontrar el ancho de banda disponible, o el retardo de un trayecto determinado. El sistema de enrutamiento PNNI para una red ATM privada, se basa en la información sobre la topología de la red y su estado (a través de sus parámetros de estado), pero no necesariamente diferencia los servicios que transportan los diferentes tipos de información, en el sentido de dar prioridad a los tipos de información críticos, como la voz con respecto a los datos. Por lo tanto, se plantea la necesidad de mejorar la característica de enrutamiento, para permitir una discriminación de acuerdo al servicio y los requerimientos solicitados por una llamada o conexión al momento de su establecimiento. No se trata de diseñar un nuevo método para optimizar el enrutamiento ATM, sino más bien, investigar las recomendaciones que existan por parte de los organismos encargados de estandarizar los sistemas de comunicaciones y otros especializados en esta materia, para darle respuesta a este planteamiento.

21 OBJETIVOS DEL PROYECTO OBJETIVO GENERAL Establecer las acciones específicas que permitan optimizar el sistema de enrutamiento dinámico PNNI básico de la red ATM de CANTV, con el fin de mejorar el servicio prestado por la Empresa OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Analizar los equipos Passport que conforman la actual red ATM de CANTV. 2. Analizar la red ATM de CANTV, topología básica PNNI, sincronización, plan de numeración ATM, reglas para el plan de métricas PNNI y evolución de la red. 3. Analizar el enrutamiento ATM de la red Passport CANTV. 4. Analizar el enrutamiento dinámico PNNI para ATM. 5. Examinar las alternativas ofrecidas por The ATM Forum y Nortel Networks para la optimización del sistema de enrutamiento PNNI Evaluar las opciones disponibles y diseñar, en función de ellas, el Plan de Optimización del enrutamiento PNNI de la red ATM de CANTV Ejecutar en Maqueta de CANTV las pruebas funcionales del plan diseñado y evaluarlas JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO Con el fin de ir aprovechando progresivamente las ventajas de transportar distintos tipos de información sobre una misma red ATM, este proyecto pretende mejorar el sistema de enrutamiento utilizado actualmente sobre las interfaces de interconexión de los nodos Passport 7000/15000 de la red de transporte ATM de CANTV, para permitir darle un trato distinto a los servicios (a la hora de su establecimiento) en función de las características de la señal que transportarán, garantizar Calidad de Servicio, además de distribuir eficientemente los recursos de la red ALCANCE DEL PROYECTO La presente investigación no abarca la implementación del Plan en la red de datos ATM real de CANTV, sólo se prueba su funcionalidad sobre una red de pruebas, llamada Maqueta, que

22 simula el comportamiento estimado que tendrá la verdadera red al momento de su implementación por personal técnico calificado LIMITACIONES DE LA INVESTIGACIÓN El diseño del plan de optimización estará limitado a las soluciones que ofrezcan los entes seleccionados, para mejorar el sistema de enrutamiento de la interfaz PNNI sobre una red ATM. Tomando en cuenta que los fabricantes siempre buscan cumplir con las exigencias de los estándares, también tratan de diseñar métodos, técnicas o soluciones propias con el fin de ofrecer a sus clientes un producto con cierto valor agregado sobre los demás productos del mercado. No obstante, estas soluciones, por el hecho de ser propietarias, no son de fácil accesibilidad, por lo que también es considerada como una limitación en este proyecto. Otra limitación encontrada durante el desarrollo de la investigación, es la que corresponde a las pruebas de la implementación del Plan en maqueta CANTV, ya que en ella los equipos que simulan la red se encuentran a muy poca distancia entre sí, lo que implica que los retardos de propagación en la maqueta no sean comparables con los presentes en la red real METODOLOGÍA EMPLEADA EN LA INVESTIGACIÓN En función de los objetivos específicos y el planteamiento del problema de esta investigación, el desarrollo de la misma, en su primera fase, se orientó hacia una extensiva consulta y análisis bibliográfico de libros de texto, manuales de los equipos Passport, especificaciones del estándar PNNI del Foro ATM, páginas Web especializadas en el tema de enrutamiento en redes ATM, y revisión de investigaciones anteriores realizadas por CANTV. Las técnicas de observación documental y resumen analítico fueron aplicadas a dichas fuentes documentales. Mediante el análisis del estándar PNNI y el conjunto de documentos de ingeniería de Nortel Networks, se determinó que por parte del organismo que especifica la norma PNNI (El Foro ATM) no se ofrece o específica ningún tipo de técnica de optimización del enrutamiento, mientras que la Empresa Nortel ofrece un conjunto de recomendaciones de valor agregado

23 9 para optimizar el sistema de enrutamiento de las redes ATM conformadas por equipos Passport 7000 y Tales recomendaciones se adaptan y pueden ser implementadas en la red de datos ATM de CANTV. En tal sentido, la segunda fase del proyecto consistió en el diseño del Plan de Optimización que fue desarrollado en base a los procedimientos especificados dentro de las notas de ingeniería de enrutamiento ATM de Nortel, la información técnica y funcional del enrutamiento dinámico PNNI utilizado en estos momentos en la red de CANTV, y la necesidad de mejorar la distribución de los recursos de la red, como el ancho de banda. Todo esto con el fin de determinar el conjunto de parámetros y condiciones que debe cumplir la red para su eventual optimización del sistema de enrutamiento. La fase final se dividió en dos etapas. La primera etapa consiste en el diseño de un conjunto de pruebas a ser aplicadas en Maqueta CANTV, que se apoyaron sobre la información de los manuales de configuración de los equipos Passport 7000 y para la implementación de los parámetros determinados en la fase anterior, además de la ayuda del personal técnico de la Empresa Nortel Networks. La segunda etapa consiste en la puesta en práctica y evaluación del esquema de pruebas diseñadas sobre la maqueta de equipos Passport 7k/15k, partiendo de una configuración inicial similar a la que posee actualmente la red.

24 10 CAPÍTULO III. MARCO TEÓRICO 3.1. ASYNCHRONOUS TRANSFER MODE - ATM Asynchronous Transfer Mode (ATM) es un conjunto de normas de señalización e interfaces definidos por el Sector Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-T), que evolucionó entre 1970 y 1980 con el desarrollo de la Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha o B-ISDN (Broadband ISDN), el cual es un modelo de alta velocidad (mayor de 1,544 Mbps), que a su vez, surgió de la evolución de N-ISDN (Narrowband ISDN). Técnicamente puede decirse que ATM es la evolución de las tecnologías de conmutación de paquetes, tales como X.25 y Frame Relay. Al igual que ellos, el estándar ATM integra las funciones de conmutación y multiplexación, además de permitir la comunicación entre equipos que operan a diferentes velocidades. Este modo de transferencia, orientado a la conexión, organiza la información en paquetes de longitud fija llamados celdas. Es asíncrono, en el sentido de que la transmisión de celdas no es necesariamente periódica. Otro de los organismos que ha jugado un papel importante (aparte de UIT-T) en el desarrollo del conjunto de especificaciones ATM, a nivel comercial, es The ATM Forum o ATMF, el cual fue fundado en 1991 y está compuesto por fabricantes, proveedores de servicio, organismos de investigación y usuarios a nivel mundial, siendo sus principales objetivos, entre otras actividades, promover la cooperación de los fabricantes y acelerar el uso de los productos y servicios ATM a través de la convergencia de sus especificaciones.

25 MODELO DE CAPAS ATM La arquitectura de ATM usa un modelo lógico para describir las funciones que soporta. La funcionalidad de ATM corresponde a las Capas Física y Enlace de Datos del Modelo de Referencia OSI (Open Systems Interconnection). Específicamente, el Modelo de Referencia ATM posee tres capas principales: la Capa Física, la Capa ATM y la Capa de Adaptación ATM o AAL (ATM Adaptation Layer) ilustradas en la Figura 3-1, y de las cuales se da una breve descripción a continuación CAPA FÍSICA Es responsable de la transferencia de celdas ATM entre dos puntos. Define las características eléctricas y las interfaces de red, y corrige errores en el encabezado de la celda CAPA ATM Esta capa es responsable de las funciones de conmutación y enrutamiento de la red. En el punto de transmisión, la Capa ATM toma los datos de la Capa de Adaptación y le adjunta el encabezamiento, excepto el campo HEC (Header Error Control) que es adjuntado por la Capa Física. Una vez que la celda llega al punto de recepción, la capa ATM remueve el encabezamiento. Entre otras funciones que ejecuta esta capa, se encuentran: la traducción de las direcciones para el enrutamiento, multiplexación y demultiplexación de celdas, y entrega secuencial de las celdas dentro de una conexión virtual CAPA DE ADAPTACIÓN ATM (AAL) Es la capa que adapta y estandariza los diversos tipos de información que existen, hacia el formato de paquetes de longitud fija. Específicamente, se encarga de los bytes de carga útil 1 de la celda ATM y su principal función es proporcionar la interfaz, del usuario al sistema ATM. La capa AAL representa la característica más atractiva de la tecnología ATM porque permite la convergencia de voz, datos y video sobre una misma red. 1 La carga útil no contiene sólo información de usuario, cierta cantidad es utilizada por AAL para colocar información importante sobre el tipo de aplicación que se transmite.

26 12 Esta capa está dividida en dos subcapas, las cuales se describen a continuación: Subcapa SAR (Segmentation and Reassembly): encargada de segmentar la información original en unidades más pequeñas, llamadas PDU (Protocol Data Unit), antes de ser transmitidas. Subcapa CS (Convergence Sublayer): se encarga de transferir las unidades de datos del usuario ATM a la capa SAR. AAL tiene distintas clases y tipos de servicios para acomodar los diferentes tipos de tráfico. Las clases de servicio catalogan las aplicaciones basándose en cómo son transmitidos los bits, ancho de banda y tipos de conexiones requeridas. FIGURA 3-1. MODELO DE REFERENCIA ATM CANALES Y TRAYECTOS VIRTUALES ATM El enlace de datos entre dos puntos de una red ATM está compuesto por dos niveles lógicos o virtuales de conexión, que se denominan: Virtual Channel Connection (VCC) y Virtual Path Connection (VPC), como se muestra en la Figura 3-2. FIGURA 3-2. VCC Y VPC VCC es la unidad básica para transportar las celdas en orden, desde un usuario a otro, y debe definirse por un VPI (Virtual Path Identifier) y un VCI (Virtual Channel Identifier), que son los identificadores representados en una sección del encabezado de una celda ATM. Es decir, se define VCC = VPI/VCI.

27 13 Con el fin de hacer más fácil el manejo de los recursos de la red, varios VCC pueden agruparse y formar así una conexión VPC, la cual es definida por el identificador VPI. En otras palabras, se define VPC = VPI CELDA ATM Los estándares de ATM definen que la información debe ser organizada en paquetes de longitud fija, llamados celdas, que consisten en 48 bytes de información y 5 bytes de encabezamiento, para un total de 53 bytes. El tamaño fijo del paquete garantiza que tipos de información críticos como voz y video no se vean tan afectados, tal y como sucedería en otros estándares de conmutación de paquetes de longitud variable, donde el hardware desperdicia tiempo determinando el comienzo y fin de los paquetes. El encabezamiento está diseñado para una conmutación eficiente en equipos de alta velocidad, y contiene, entre otras cosas, el tipo de información transmitida, información de enrutamiento, y control de errores en el encabezamiento. FIGURA 3-3. CELDA ATM FUNCIONAMIENTO ATM Según el Data Technology Handbook de Nortel Networks, en la actualidad, las aplicaciones en los escenarios de sistemas de comunicaciones contienen voz, datos y video; los equipos de usuarios que utilizan una red ATM, para enviar este tipo de información deben tener una ATM Network Interface Card (NIC), la cual se encarga de ejecutar un conjunto de funciones en ese extremo de la red, que son descritas a continuación:

28 14 1. La NIC separa el flujo de información a ser enviado en segmentos de 48 bytes con el fin de tener un mejor manejo de la información. 2. Luego se le adjunta el encabezamiento de 5 bytes (conteniendo los identificadores VPI/VCI) a cada segmento, formando una celda ATM. Dependiendo del tipo de información que va a ser enviada, se le asigna un canal virtual distinto a cada tipo de información. 3. Después de transformar el flujo de información en celdas, éstas se multiplexan en una interfaz de transmisión de alta velocidad (ej. SDH Synchronous Digital Hierarchy), la cual las transporta a los equipos de conmutación. La principal función de los nodos es traducir los circuitos lógicos especificados en el encabezamiento de cada celda, en puertos físicos de salida. La dirección física del puerto se adjunta dentro de la celda ATM, que posteriormente será removida en el nodo de destino. Es importante destacar que las redes basadas en el estándar ATM no procesan el campo de información, es decir, no realizan un chequeo de errores. Solo se encargan de corregir errores que puedan existir en uno de los bits del encabezado CONEXIONES VIRTUALES ATM La naturaleza de ATM, orientada a la conexión, obliga al establecimiento de una conexión desde el usuario origen al usuario destino antes de que se inicie la transmisión de información. Existen, principalmente, dos tipos de conexiones virtuales: permanentes y conmutadas, cada una de ellas tiene sus características particulares y se verán a continuación PERMANENT VIRTUAL CONNECTION (PVC) Y PERMANENT VIRTUAL PATH (PVP) Las conexiones permanentes son establecidas por el Operador de la red a través del sistema de gestión, aprovisionando las tablas de enrutamiento en cada nodo a lo largo de la ruta que deberá seguir la conexión. Generalmente, el tiempo de duración de estas conexiones es largo, de allí su nombre permanente. También se les conoce como líneas o conexiones dedicadas. Estos tipos de conexiones pueden ser a nivel de VCC o de VPC. El primer caso se refiere a la concatenación de varios canales virtuales atravesando la red desde el punto de origen al punto de destino, esto es un PVC. Por otro lado, a la concatenación de trayectos virtuales desde el origen al destino se le llama Trayecto Virtual Permanete o PVP por sus siglas en inglés.

29 15 La Figura 3-4 ilustra un PVC que comprende la unión de tres VCC (VPI/VCI = 0/33, 1/40, y 0/55) y un PVP que es el resultado de la concatenación de tres VPC (VPI = 1, 6, y 3). Es importante resaltar, que una parte o todos los VCC dentro del VPI=1 en el enlace origennodo A se conmutan como una sola unidad (según lo establezca el Operador). FIGURA 3-4. PVC Y PVP SWITCHED VIRTUAL CONNECTION (SVC) Y SWITCHED VIRTUAL PATH (SVP) En contraste a las conexiones permanentes, las conexiones conmutadas se establecen por medio de señalización a raíz de una solicitud de llamada en el punto de origen, por lo que no se hace necesaria la configuración de los nodos a lo largo de la trayectoria. Sin embargo, la red debe tener la capacidad de poder enrutar la conexión automáticamente. En este tipo de conexiones el tiempo de duración es relativamente corto en comparación con las conexiones permanentes, tanto así, que se les conoce también como conexiones temporales, y esto se debe a que la conexión se libera al terminar la transmisión de información, tal y como ocurre con una llamada telefónica en la red PSTN (Public Switched Telephone Network). Al igual que en las conexiones permanentes, las conexiones conmutadas pueden ser a nivel de VCC o VPC. En la Figura 3-5 se muestran los dos tipos de conexiones conmutadas: SVC y SVP (tomando los mismos VPI y VCI de la Figura 3-4) establecidas automáticamente por señalización.

30 16 FIGURA 3-5. SVC Y SVP A pesar de la ventaja que ofrece este tipo de conexiones, al no necesitar la configuración de cada nodo, éstas son muy poco utilizadas en las redes ATM, ya que el mercado parece no requerirlas aún. Los Operadores están utilizando otro tipo de conexiones que se está entre los dos tipos descritos anteriormente, ellas son las conexiones virtuales permanentes suaves SOFT PERMANENT VIRTUAL CONNECTION (SPVC) Y SOFT PERMANENT VIRTUAL PATH (SPVP) Este tipo de conexiones posee ciertas características semejantes a las de las conexiones PVC/PVP y SVC/SVP, en el sentido de que es una conexión permanente, pero no es necesaria la configuración de las tablas de enrutamiento en todos los nodos de la ruta de conexión, ya que se establece automáticamente configurando sólo el nodo origen. En otras palabras, el establecimiento de la conexión es realizado por el Operador de la red en el nodo de origen (por medio de gestión de red), y dinámicamente se enruta hacia el nodo destino. Para hacer posible esto, la red también debe poseer la capacidad de soportar este tipo de conexión. Esta clase de conexión también permite los dos tipos de niveles lógicos (VCC o VPC), denominándose SPVC y SPVP, respectivamente. En la Figura 3-6 se pueden observar este tipo de conexiones. FIGURA 3-6. SPVC Y SPVP

31 INTERFACES ATM USER-TO-NETWORK INTERFACE (UNI) Es la interfaz que conecta los equipos de usuario ATM CPE (ATM Costumer Premises Equipment) con los equipos de una red ATM pública o privada. También puede conectar nodos dentro de una misma red ATM, o conectar diferentes redes ATM. Cuando se implementa la interfaz UNI para conectar nodos de una red ATM, las conexiones originadas en esa red sólo soportarán enrutamiento estático, ya que es una característica de esta interfaz al no permitir que se distribuya la información sobre la red. Cada nodo deberá ser configurado para establecer una conexión, por lo que sólo se pueden establecer Conexiones Virtuales Permanentes o PVC. Sin embargo, como se mencionó en el párrafo anterior, UNI es utilizada generalmente para la conexión de los CPE con la red, mientras que para la conexión de nodos dentro de una red se utilizan otros tipos de interfaces, como Interim Inter-switch Signaling Protocol (IISP) o Network-to-Network Interface (NNI) INTERIM INTER-SWITCH SIGNALING PROTOCOL (IISP) La interfaz IISP, como su nombre lo indica, es un protocolo de señalización interino para la interconexión de nodos. El término interino se debe a que se implementó mientras estaba en desarrollo la especificación PNNI 1.0, por lo que también se le conoce como PNNI Fase 0. Los dispositivos de una red conectados con esta interfaz no intercambian ningún tipo de información sobre el estado de la misma, lo que implica que sólo es soportado un enrutamiento estático. IISP soporta conexiones PVC/P, y SVC/P establecidas con el protocolo IISP PRIVATE NETWORK-TO-NETWORK INTERFACE (PNNI) Anteriormente (en las secciones y ), se describieron las interfaces ATM para interconectar usuarios con la red (a través de UNI) e interconectar nodos de una misma red (con IISP). Sin embargo, como se especificó anteriormente, IISP sólo soporta un sistema de enrutamiento estático, donde no existe ningún tipo de intercambio de información entre los

32 18 nodos y debe aprovisionarse cada nodo para establecer una conexión. Debido a esto, surgió la necesidad de crear una interfaz que permita el intercambio de información sobre la red y así tener la capacidad de soportar un enrutamiento dinámico, esa interfaz es la NNI Privada o PNNI, donde la connotación de Privada se le da por estar diseñada para redes corporativas o privadas. Sin embargo, también es utilizada en redes públicas ATM aisladas, es decir, que no se encuentran interconectadas con otras redes ATM, tal es el caso de la red ATM de CANTV actualmente. PNNI se utiliza para la conexión entre nodos ATM y entre grupos de nodos ATM privados, proporcionando los mecanismos para soportar redes ATM escalables, enrutamiento dinámico ATM basado en Calidad de Servicio (QoS), además de conexiones SVC, y todas estas características están basadas en el estándar PNNI del ATMF Versión 1.0. Esto permite a los ingenieros de red monitorear la topología y recursos disponibles de la red. Además, que con PNNI la red tiene la capacidad de re-enrutar conexiones SPVC/P sobre otra ruta en momentos de falla. Al tener PNNI la capacidad de enrutar las conexiones dinámicamente, es obvio que debe especificar la forma en la cual los nodos intercambiarán la información necesaria sobre el estado de los enlaces y otros nodos en la red, y más adelante se verá como PNNI logra este objetivo. Mientras tanto, se puede observar en la Figura 3-7 un escenario de red ATM posible con todas las interfaces que se han definido hasta ahora. FIGURA 3-7. ESCENARIO HÍBRIDO DE RED CON INTERFACES ATM

33 19 En este escenario se observa como la interfaz PNNI es implementada en el centro de la red; IISP puede ser implementada para conectar nodos fuera de la nube PNNI, pero generalmente esta forma es muy poco utilizada; lo que se usa frecuentemente es la conexión de los nodos de la red con PNNI y de allí ir hacia los usuarios con la interfaz UNI. Para realizar las tareas y características que ofrece PNNI, sus especificaciones contienen dos componentes principales: una correspondiente a la señalización y otra correspondiente al enrutamiento. El protocolo de señalización es usado para establecer conexiones punto-punto o puntomultipunto a lo largo de una red ATM. Mientras que el protocolo de enrutamiento usa un mecanismo jerárquico que permite soportar un gran número de nodos en una red WAN. Luego de observar como se pueden interconectar los equipos en una red ATM con sus diferentes interfaces, se describirán de una forma más detallada las características más resaltantes de la interfaz PNNI; entre ellas, la capacidad de escalamiento, características de enrutamiento, los mecanismos que utiliza para lograrlo, y los parámetros difundidos en la red con la información de su estado CARACTERÍSTICAS DEL ENRUTAMIENTO PNNI Este componente del protocolo PNNI especifica cómo una solicitud de señalización (Signaling/Setup Request) y la conexión de datos subsiguiente son enrutadas a través de una red ATM. Las características de este componente incluyen: Protocolo de enrutamiento de estado de topología: PNNI determina el estado de los recursos de la topología de la red a través del mecanismo de inundación (flooding). Configuración automática y descubrimiento de topología: Usando la dirección ATM, la configuración de la topología, entre otras cosas, PNNI determina automáticamente las direcciones de los nodos y los enlaces en una red ATM. Enrutamiento dinámico: PNNI es un protocolo de enrutamiento dinámico porque conoce o va aprendiendo sobre el alcance y topología de la red, mientras se adapta automáticamente a los cambios de misma por medio de la información del estado de su topología.

34 20 Enrutamiento fuente: En el dominio del enrutamiento PNNI, el nodo ATM fuente determina la ruta (fuente-destino) para el establecimiento de la conexión. Esta información de la ruta está incluida en el mensaje de señalización de solicitud de llamada. El enrutamiento fuente proporciona la capacidad para soportar requerimientos de Calidad de Servicio, además de garantizar la eliminación de lazos. Selección de ruta que satisface la calidad de servicio: PNNI selecciona las rutas a través de la red basándose en un conjunto de parámetros, entre los cuales se tienen las métricas, parámetros de calidad de servicio, parámetros descriptores de tráfico, entre otros. Topología de red: Si bien PNNI ofrece la capacidad de escalamiento de una red ATM al agruparla por niveles jerárquicos lógicos, también ofrece una topología más simple denominada topología plana, donde no existen niveles jerárquicos (los nodos están al mismo nivel lógico). En otras palabras, PNNI jerarquiza lógicamente la red a partir de un número determinado de nodos (aproximadamente 300, según Nortel), mientras que para un número menor la topología es plana, donde cada uno de los nodos tiene información sobre todos los demás nodos de la red. En la Figura 3-8 se ilustran los dos tipos de topología empleada en una red ATM con nodos interconectados con interfaces PNNI. FIGURA 3-8. TOPOLOGÍAS DE RED PNNI El esquema general de enrutamiento PNNI usado en la red ATM de CANTV se ilustra en la sección , para tomar en cuenta los pasos específicos de los equipos Passport.

35 MECANISMOS DEL PROTOCOLO PNNI PNNI usa un conjunto de mecanismos para soportar las características de señalización y enrutamiento. Dichos procesos ocurren en forma secuencial o cronológica, los cuales se describen a continuación: 1. Protocolo Hello: Con este protocolo los nodos intercambian paquetes que les permiten determinar el estatus operacional de sus vecinos. En el caso de una topología plana, todos los nodos formarán enlaces internos, ya que se encuentran en un mismo nivel jerárquico. 2. Sincronización de la base de datos: Cuando el protocolo Hello declara que un enlace está listo para funcionar, los nodos adyacentes intercambian un resumen de su estado, contenido en la base de datos de cada uno. La meta de este proceso es comparar la vista de la topología de un nodo, con la vista de la topología de otro. Las diferencias en estas comparaciones hacen que se sincronicen sus bases de datos y ambos nodos tendrán la misma información de la topología. 3. Intercambio de PTSP: Una vez que la sincronización de la base de datos ha ocurrido, los cambios adicionales en la topología deben ser distribuidos por toda la red. PNNI realiza esto a través del intercambio de paquetes PTSP (PNNI Topology State Packets), los cuales son diseminados en la red usando el mecanismo de inundación (flooding), asegurando así que la información sobre la red será actualizada cuando ocurran cambios significantes. Adicionalmente a la información de alcance y estatus de los enlaces y nodos, los paquetes PTSP también llevan la información de recursos necesaria para el algoritmo GCAC (Generic Connection Admission Control), el cual calcula los trayectos de enrutamiento basándose en las métricas y parámetros de QoS. Esta información va empaquetada en un formato llamado RAIG (Resource Availability Information Group), conteniendo además, información como: qué categorías de servicios son soportadas, cuál es la tasa de celda disponible para cada categoría, entre otros PARÁMETROS DE ESTADO DE TOPOLOGÍA Con el objetivo de soportar un sistema de enrutamiento basado en calidad de servicio, donde el establecimiento de las conexiones se realiza de acuerdo a las características de tráfico solicitadas por el usuario, PNNI anuncia el estado de los enlaces y nodos de la red por medio de métricas y atributos.

36 22 Las métricas son parámetros que posee cada enlace y el algoritmo de enrutamiento acumula sus valores a lo largo de un trayecto (origen-destino) para obtener su costo total (costo = suma de métricas), el cual será utilizado para determinar si ese trayecto es una ruta óptima. Por ejemplo, la AW (Administrative Weight) de un trayecto es la suma de las AW de todos lo enlaces que lo conforman. Los atributos son tratados de manera diferente. Si el valor de un atributo de un nodo o enlace no cumple con los requisitos solicitados por una llamada, ese elemento topológico es eliminado de la selección del camino o trayecto. A continuación se dará una breve explicación de las métricas y atributos, mientras que en la sección se da una descripción detallada de las métricas más importantes para esta investigación. Métricas: AW (Administrative Weight): Es la métrica principal usada por PNNI para determinar los trayectos o rutas. Es un valor adimensional asignado a criterio del Operador de la red y representa la preferencia de uso de un enlace con respecto a otro. Debido a que es asignado a criterio del Operador, dos redes ATM identicas pueden tener métricas AW distintas si pertenecen a operadores distintos. Un enlace con un AW menor es preferible a un enlace con un AW mayor. MaxCTD (Maximum Cell Transfer Delay): Es la métrica para representar el tiempo máximo que le tomará a una celda al viajar desde el terminal fuente al terminal destino. CDV (Cell Delay Variation): Representa la máxima variación del retardo que puede experimentar una celda. Esta métrica y maxctd representan los retardos de la red, como se describe en la sección Estos tres parámetros son utilizados como métricas de optimización para la selección de los trayectos en el algoritmo GCAC. Es importante destacar, que mientras más pequeños sean los valores de las métricas de un enlace, estos serán los primeros candidatos para una ruta, ya que

37 mientras menos retardo haya la información llegará más rápido. Lo mismo ocurre con un valor de AW. 23 Atributos: AvCR (Available Cell Rate): Es la cantidad equivalente de ancho de banda disponible en un enlace. AvCR es un atributo dinámico que varía de acuerdo a las llamadas que están atravesando el enlace y la capacidad restante del enlace para llamadas adicionales. AvCR es un parámetro necesario para decidir si un enlace dado es apto para transportar una llamada específica. CLR (Cell Loss Ratio): Es la relación entre el número de celdas que se pierden y el número total de celdas transmitidas en un nodo o enlace. Este atributo también es usado como parámetro de calidad de servicio, los cuales se describen con más detalle en la sección MaxCR (Maximum Cell Rate): Cantidad de ancho de banda asignado a una clase de tráfico específico en un enlace. Los cambios en CDV, maxctd y AvCR son medidos en términos de la diferencia proporcional del último valor anunciado, y son anunciados sólo si esos cambios son significativos. No obstante, los cambios en AW siempre son considerados significativos y por tanto siempre son anunciados. Algunas de estas métricas y atributos, son también parámetros de Calidad de Servicio (QoS), específicamente, CLR, maxctd y CDV CONNECTION ADMISSION CONTROL (CAC) La decisión final al considerar si una llamada puede establecerse o no sobre un enlace determinado, es una tarea que le corresponde a la función CAC (Call/Connection Admission Control) de cada nodo, la cual se encarga de evaluar los recursos locales y determina si un enlace tiene suficiente ancho de banda, o cumple con los límites de retardo, o tiene una tasa de pérdida de celdas aceptable para cumplir con los requerimientos de QoS de una nueva llamada sin degradar la calidad de las conexiones existentes. CAC es considerado un proceso de

38 control de congestión preventivo, ya que la aceptación o rechazo de una llamada también depende de la calidad de las conexiones establecidas anteriormente. 24 Este algoritmo se hace preguntas como: Afectará la nueva conexión la calidad de servicio de las conexiones existentes?, Puede el nodo proporcionar la calidad de servicio solicitada por la nueva conexión? El algoritmo CAC (el cual puede variar entre fabricantes) primero calcula los recursos locales disponibles, restando los recursos que están siendo usados del total de los recursos, luego compara los requerimientos de la petición de llamada con los recursos disponibles calculados anteriormente, y finalmente determina si selecciona el enlace o no. Este algoritmo frecuentemente utiliza los siguientes parámetros, AW, CDV, maxctd, y AvCR para realizar su selección GENERIC CONNECTION ADMISSION CONTROL (GCAC) Ya que el nodo origen (en una red con enrutamiento fuente) debe determinar la ruta que debe seguir una conexión, éste debe conocer la información de los recursos y el alcance de toda la red. La función CAC no puede proporcionar esto por si sola, ya que es una función local. Por otra parte, la variación entre los modelos de CAC de cada fabricante quizás no proporciona compatibilidad de la información en todos los casos. Para solucionar este inconveniente, PNNI proporciona la función GCAC, un algoritmo más general para el cálculo de los recursos necesarios del mecanismo de enrutamiento dinámico PNNI, que se encarga de predecir el comportamiento de la función CAC en los nodos intermedios. GCAC toma sus recursos de información de los paquetes RAIG en el mecanismo de inundación, los cuales contienen parámetros como métricas y atributos.

39 En la Figura 3-9 se muestra la ejecución de estás funciones al momento de establecer una conexión. 25 FIGURA 3-9. EJECUCIÓN DE GCAC Y CAC EN EL ENRUTAMIENTO PNNI 3.3. GESTIÓN DE TRÁFICO ATM PARÁMETROS DE CALIDAD DE SERVICIO (QOS) Los parámetros de QoS usados comúnmente están íntimamente ligados con el retardo y la pérdida de información en una red, entre los cuales se encuentran:! Cell Loss Ratio (CLR)! Cell Transfer Delay (CTD)! Cell Delay Variation (CDV) Antes de dar la definición exacta de cada uno de estos parámetros, primero se describirá de una forma breve, qué hace que se utilicen estos parámetros en las redes ATM? Realmente, las percepciones sensoriales de los humanos son las que determinan los valores aceptables de la mayoría de estos parámetros de QoS, mientras que los protocolos dinámicos de datos definen el resto. Las características del sistema nervioso humano, así como del sistema sensorial, conducen a varios requerimientos de calidad de servicio por retardo, variación de retardo y pérdida de celdas para las aplicaciones de voz y video, principalmente.

40 26 Por ejemplo, el parpadeo del ojo humano es de aproximadamente de 20 ms. Los sistemas de televisión utilizan velocidades de transmisión de cuadros entre 25 y 30 cuadros por segundo, por lo que al proyectar estos cuadros a esa velocidad hace que el cerebro piense que la imagen proyectada está en movimiento. Si ocurre una pérdida o error en un cuadro, el cerebro detectará esa discontinuidad, perdiendo así el sentido de una imagen en movimiento. Por otra parte, el oído humano también es sensible al retardo en una escala de tiempo similar, alrededor de 50 ms. Las variaciones de retardo también afectan la percepción del audio y el video. Las aplicaciones de datos determinan otro aspecto de la calidad de servicio. Muchos protocolos de datos responden al retardo y pérdida de información a través de la retransmisión, tal es el caso de TCP (Transmission Control Protocol), pero esto hace que dichas aplicaciones sean sensibles a las pérdidas. Un usuario percibe esto como un incremento de retardo si, por ejemplo, la retransmisión debido a la pérdida, extiende el tiempo requerido para la transferencia de un archivo grande de video o audio que se esté bajando por la Web o Internet. Después de esta introducción sobre las percepciones humanas y otras circunstancias que provocaron la creación de estos parámetros de calidad de servicio, se definirán detalladamente cada uno de ellos a continuación CELL LOSS RATIO (CLR) Es el parámetro de QoS más popular, además de ser el primero usado en redes ATM. Esto no debería sorprender, ya que no existe control en el flujo de información entre dos nodos adyacentes, o entre un equipo terminal y el nodo al que está conectado. Además, la pérdida de celdas es fácil de cuantificar, en contraste con los otros parámetros de QoS como jitter (variaciones de retardo) y latency (retardo de transmisión). La Tasa de Pérdida de Celdas se define como la relación entre el número de celdas que se pierden o descartan cuando un buffer no puede recibirlas (por estar a su máxima capacidad) y el total de celdas transmitidas. Por esta razón, este valor depende directamente del tamaño o

41 27 capacidad de celdas configurada en el buffer, en otras palabras, el tamaño de la cola (queue size) del buffer. Mientras mayor sea la capacidad de la cola, menor será el número de celdas que tendrá que descartar o desechar. La Ecuación 3-1 muestra la definición de este parámetro de calidad de servicio. Celdas Pérdidas CLR = (3-1) Total de Celdas Transmitidas CELL DELAY VARIATION (CDV) Este parámetro de calidad de servicio representa todos los retardos variables que una celda encuentra en su recorrido, desde un terminal transmisor hasta un terminal receptor. Estos se deben principalmente a los retardos por colas en los nodos a lo largo de un trayecto. Por esta razón, este parámetro de QoS también depende directamente del tamaño de la cola de los buffers en cada nodo. Pero a diferencia de CLR, mientras mayor sea la capacidad del buffer, mayor será el retardo que experimentará la celda al mantenerse almacenada dentro de él, y esto no es deseable para ciertos tipos de información. Este parámetro también se usa como métrica, tal y como se menciona en MAXIMUM CELL TRANSFER DELAY (MAXCTD) El Retardo de Transferencia de Celda o CTD es el tiempo que le toma a una celda en su viaje de un extremo a otro, esto es, desde la interfaz UNI del dispositivo transmisor a la interfaz UNI del dispositivo receptor. Este retardo está formado por una componente de retardo fijo y otra componente de retardo variable. La componente de retardo fijo es la suma de los retardos estáticos que una celda encuentra de extremo a extremo, como retardo de propagación, retardos inducidos por el sistema de transmisión, y el tiempo de retardo por el procesamiento de los nodos. La componente de retardo variable está representada por el otro parámetro de calidad de servicio visto antes (CDV) Por tanto, CTD será la suma de la componente de retardo fijo, más CDV.

42 28 No obstante, el parámetro de calidad de servicio no es CTD, sino el Máximo Retardo de Transferencia de Celda (maxctd), que específicamente define el límite superior del retardo CTD. Este límite no es absoluto, sino que es un límite estadístico, lo que implica que el retardo CTD puede superar, ocasionalmente, el valor de maxctd. En otras palabras, la suma (en un momento determinado) del retardo fijo más el valor de CDV, puede exceder a maxctd. Al igual que CDV, maxctd se utiliza como métrica en los enlaces de una red PNNI RELACIÓN ENTRE CDV Y MAXCTD Realmente son varios los componentes dentro de los dispositivos ATM que contribuyen a las estadísticas de retardo, tal y como se muestra en el esquema general de la Figura FIGURA FUENTES DE RETARDO Los componentes de retardo indicados en la Figura 3-10 son: Retardo 1: Retardo de codificación y decodificación R11: Retardo de codificación R12: Retardo de decodificación Retardo 2: Retardo de segmentación y re-ensamble R21: Retardo de segmentación en el lado de transmisión R22: Retardo de re-ensamble en el lado de recepción Retardo 3: Retardo de transferencia de celda (extremo a extremo) R31: Retardo de propagación entre nodos ATM R32: Retardo total de procesamiento de los nodos ATM (debido a formación de colas, conmutación, enrutamiento, etc.). Las fluctuaciones principales de retardo ocurren en la componente aleatoria por la formación de colas que se encuentra en la variable R32. Otros términos que influyen en el retardo fijo son: R11, R12 y R31. La interacción de las fuentes de retardo variable y fijo mostradas en la Figura 3-10, da como resultado una representación de la probabilidad del retardo que una

43 29 celda en particular experimenta. Esto es, una función de densidad de probabilidades relacionada con los parámetros de QoS de retardo. En la Figura 3-11 se ilustra esta función de densidad de probabilidades. FIGURA FUNCIÓN DE DENSIDAD DE PROBABILIDADES DEL RETARDO CTD En la Figura 3-11 se observan varias características importantes, las cuales se describen a continuación: Ninguna celda llegará en un tiempo menor al retardo fijo, y las celdas que lleguen después del intervalo CDV pico-pico se considerarán tardías. El usuario quizás deseche las celdas tardías, por lo tanto CLR limita el área debajo de la curva de densidad de probabilidades (como muestra la Figura 3-11). También se puede observar como el retardo de transferencia de celda es la suma del retardo fijo y el retardo pico-pico CDV. El límite superior de CDV en un punto de formación de cola simple es el tamaño disponible del buffer para una clase de QoS o conexión determinada. Este límite resulta observando el hecho de que la variación CDV, en el peor de los casos, ocurre entre las condiciones cuando el buffer está vacío y cuando está lleno. El valor del retardo fijo es mayor al valor de la variación de retardo CDV. En el capítulo VII se definen las ecuaciones para determinar cuantitativamente los valores de estos dos parámetros de QoS relacionados con el retardo.

44 CONTRATO DE TRÁFICO Define las características de tráfico de una conexión en una red ATM. El proveedor de servicios y el suscriptor acuerdan el nivel de servicio que cada conexión va a soportar. Con el contrato de tráfico como punto inicial, el proveedor de servicios asegura que la red proporcionará el nivel de servicio acordado para cada conexión, mientras que el suscriptor o usuario final asegura que el tráfico que trasmite no excede los límites definidos. El proveedor de servicios define los requerimientos de servicio para cada suscriptor de acuerdo a las aplicaciones que la red debe soportar. Esta definición requiere una traducción de las necesidades de comunicación en un conjunto de características de tráfico PARÁMETROS QUE DEFINEN EL CONTRATO DE TRÁFICO En el siguiente esquema se presentan algunos de los parámetros que definen el contrato de tráfico.! Calidad de Servicio (QoS)! Descriptor de Tráfico! Tipo de Descriptor de Tráfico Fuente! Peak Cell Rate (PCR)! Sustained Cell Rate (SCR)! Categoría de servicio ATM Descriptor de Tráfico Es una lista genérica de parámetros que son usados para interpretar las características de tráfico de una conexión ATM. Esta lista incluye entre sus componentes más importantes a: CDVT (Cell Delay Variation Tolerance) y Tipo de Descriptor de Tráfico Fuente. A continuación se definen los más importantes para el presente proyecto Tipo de Descriptor de Tráfico Fuente Es un conjunto de Parámetros de Tráfico que especifican las características del tráfico y la cantidad de ancho de banda requerido por una fuente. Los más importantes son: PCR (Peak Cell Rate) y SCR (Sustained Cell Rate).

45 Peak Cell Rate (PCR): Este parámetro especifica la máxima cantidad de tráfico que puede ser entregada por una fuente hacia la red ATM, se expresa en celdas por segundo. Debido al hecho de que las velocidades de transmisión están expresadas en bits por segundo, es más conveniente hablar de la Tasa Pico de bits (Peak Bit Rate) de una fuente; por ejemplo, el número máximo de bits por segundo entregado a una conexión ATM, en vez de su Tasa Pico de Celda o PCR. La Tasa Pico de bits. La Tasa Pico de bits puede ser traducida como PCR, o viceversa, siempre y cuando se sepa qué Capa de Adaptación ATM se está usando. PCR ha sido estandarizado tanto por la UIT-T como por ATMF Sustained Cell Rate (SCR): Este parámetro especifica la tasa de celda promedio a la que puede ser sometida la red por un período de tiempo extendido. Para ilustrar mejor esto, asúmase una conexión ATM que se establece por un período de tiempo igual a D. Durante ese tiempo, la fuente asociada con esa conexión trasmite a una tasa que varía con el tiempo. Asúmase además, que S es el número total de celdas transmitidas durante el período D. Entonces la Tasa Promedio de Celda (Average Cell Rate) de esa fuente será el cociente S/D. Este valor no ha sido estandarizado por la UIT-T, ni por ATMF. Sin embargo, un límite superior de ese valor ha sido estandarizado por ATMF, conocido como SCR, y que se obtiene como sigue. Supóngase que se divide el período de tiempo D en pequeños intervalos sucesivos de igual duración y se denota a ese intervalo de tiempo como T. Si se calcula la Tasa Promedio de Celdas de cada intervalo T, se tendrán tantas tasas promedio como períodos T existan, entonces a la mayor de esas Tasas Promedio se le da el nombre de SCR. Por esta razón, este valor no puede ser confundido con la Tasa Promedio de Celda de una fuente, a menos que el valor de T y D sean iguales. Es importante destacar, que el SCR de una fuente no puede ser mayor a su PCR, ni menor que su Tasa Promedio de Celdas.

46 CATEGORÍAS DE SERVICIO ATM: Una categoría de servicio ATM es, en términos simples, una clase de Calidad de Servicio (QoS). Cada categoría de servicio está asociada con un conjunto de parámetros de tráfico y un conjunto de parámetros de QoS. Funciones como CAC y el esquema de enrutamiento, generalmente, son tratadas de manera diferente para cada categoría de servicio. El algoritmo que determina en que orden se transmiten las celdas, que están en un buffer de salida, proporciona diferentes prioridades a las celdas dependiendo de la categoría de servicio a la que pertenezcan (ver Figura 3-12). La categoría de servicio de una conexión se indica a la red en el momento de su establecimiento, conjuntamente con sus parámetros de tráfico y parámetros de QoS. FIGURA PRIORIDADES DE CELDAS POR CATEGORÍA DE SERVICIO La arquitectura de servicios proporcionada sobre la capa ATM del modelo de referencia, consiste en cinco categorías de servicio. Las categorías de servicios se clasifican en categorías en tiempo real y en tiempo no-real. Entre las categorías en tiempo real se tienen: Constant Bit Rate (CBR) y Real Time Variable Bit Rate (rt-vbr), ellas se distinguen si el descriptor de tráfico abarca sólo el parámetro PCR, o el PCR y el SCR. Las tres categorías restantes se clasifican en tiempo no-real, ellas son: Non real Time Variable Bit Rate (nrt-vbr), Unspecified Bit Rate (UBR), Available Bit Rate (ABR); éstas se comparan y distinguen por la naturaleza de los servicios, y por los mecanismos que son implementados en los equipos

47 33 terminales y la red para realizarlos. Todas las categorías de servicios son aplicables a las conexiones VCC y VPC. Las características de estas categorías se describen a continuación usando los parámetros de QoS CONSTANT BIT RATE (CBR): Se usa para conexiones que requieren un ancho de banda fijo que se mantenga por todo el tiempo de duración de la conexión. Esa cantidad de ancho de banda está caracterizada por el valor de PCR. CBR soporta aplicaciones en tiempo real sensibles a retardos o latency y sus variaciones o jitter, como por ejemplo: voz, video y emulación de circuitos. La Figura 3-13 muestra un ejemplo de las aplicaciones bajo esta categoría de servicio. En CBR la fuente puede emitir las celdas a la tasa PCR o por debajo de ella (o en casos puede dejar de transmitir por períodos de tiempo). FIGURA APLICACIONES EN CBR REAL-TIME VARIABLE BIT RATE (RT-VBR): Es usada por aplicaciones en tiempo real sensibles a retardos y sus variaciones, pero transmite a una tasa variable en el tiempo. Es apropiada para aplicaciones como voz y videoconferencias (ver Figura 3-14). Las conexiones de rt-vbr son caracterizadas en términos de PCR, SCR, entre otros. A diferencia de CBR, la fuente emite celdas a una tasa que varía con el tiempo, lo que equivale a describir la fuente como bursty.