PRÁCTICA 4: ATM y ADSL

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1 PRÁCTICA 4: ATM y ADSL Punto de partida: Se supone que el alumno conoce los fundamentos de ATM. Objetivos: - Profundizar en los fundamentos de la red ATM y de la tecnología ADSL - Saber configurar una conexión ATM básica. - Realizar una configuración avanzada de una conexión ATM: con grupos IMA. - Saber configurar una conexión ADSL básica. - Saber realizar una configuración ADSL avanzada. - Verificación de la configuración (comandos show) - Troubleshooting y monitorización de la red (debugs) 1. Introducción 1.1 Modo celda El modo celda se desarrolló con vistas a ser un modo universal. Es un compromiso entre el modo circuito y el modo paquete. Las celdas tienen una longitud fija como los slots de tiempo en el modo circuito, aunque una celda tiene una longitud mucho mayor que el slot de tiempo. Cada celda tiene una etiqueta, igual que los paquetes en el modo paquete, pero su longitud fija hace que no sea necesaria una cola. El modo celda comprende el modo de transferencia asíncrono (ATM) y el bus dual de cola distribuida (DQDB) ATM- Características generales La comunicación de banda ancha tiene ya un importante papel en la actualidad, tanto en el ámbito laboral como en el familiar. Permite disponer de distintos tipos de servicio en la misma red, independientemente del ancho de banda o de si la información es enviada de forma continua o a ráfagas. ATM es el primer modo de transferencia capaz de proveer todo tipo de servicios, lo que significa que tiene que ser capaz de transportar, en celdas de una longitud fija de 53 bytes, tanto tráfico de voz, como datos o vídeo. La intensidad de tráfico de celdas perteneciente a un circuito determinado, depende de la necesidad instantánea de ancho de banda. Figura 1 La multiplexación con etiquetas de ATM permite un uso flexible del ancho de banda 1.

2 Una red ATM consta de nodos ATM y de enlaces. Por cada link se transmite un tráfico constante de celdas que transportan información de los correspondientes servicios. El espacio no utilizado en la sucesión de celdas, se rellena con celdas vacías, llamadas celdas idle Diseño de la celda ATM La piedra angular de ATM es la celda. El flujo de información, con tasas binarias diferentes y variables, es organizado de forma uniforme en celdas que constan de una cabecera de cinco octetos y una parte de usuario de 48 octetos; 53 octetos en total. ATM es una técnica en modo paquete, pero con un retraso en la red puede ser reducido al mínimo gracias a que las celdas tienen una longitud fija. La cabecera se divide en diferentes campos. El más importante es el campo dirección, que consta de un número de canal lógico (VPI y VCI), el cual identifica el circuito y proporciona una dirección de enlace única entre dos nodos. Figura 2 Los contenidos de la cabecera de una celda ATM El PTI (identificador de tipo de carga) especifica si la celda contiene información de usuario o información para uso propio de la red (operación y mantenimiento). El CLP (prioridad de pérdida de celda) especifica el nivel de prioridad de la celda (de entre dos niveles posibles) en caso de que no hubiera espacio suficiente para todas las celdas. El HEC (control de error de cabecera) contiene un valor de comprobación, que se utiliza en los nodos de la red y en el extremo receptor para detectar cualquier distorsión de la cabecera (error de bit). En la interface de usuario (UNI), cuatro bits del campo VPI se sustituyen por un campo GFC (control genérico de flujo), que se utiliza para controlar el uso de la capacidad de la red entre el terminal y la red. 2.

3 1.4. Clasificación de servicios LA ITU-T ha estandarizado un modelo de referencia de protocolo, que presenta semejanzas con el modelo OSI. Las tres capas inferiores en el modelo de referencia de protocolo son: capa 1, capa física; capa 2, la capa ATM; y capa 3, la capa AAL. Para habilitar la transferencia tanto de datos como de servicios síncronos, la información debe de ser adaptada de diferentes maneras. Se ha dividido ATM en cuatro clases de servicio (A,B,C y D) en base a tres parámetros. Están definidos cuatro protocolos (AAL 1, AAL 2, AAL 3/4 y AAL 5) para cada una de las clases. Figura 3 Capa de adaptación ATM (AAL) Para la clasificación se utilizan los siguientes tres parámetros: servicios síncronos o asíncronos; tasa de bit constante o variable; transferencia orientada a la conexión o no orientada a la conexión. La figura 4 muestra cómo se segmenta el flujo de información (correspondiente a diferentes servicios) y se empaqueta en el campo información de diferentes celdas ATM, para luego ser multiplexada en un flujo común de celdas con un ancho de banda mayor. Este proceso, que es una de las tareas de la capa AAL, por ejemplo puede tener lugar en un adaptador de terminal. De la misma manera, el flujo de información es demultiplexado y desempaquetado en el adaptador de otro cliente. En el empaquetado de servicios, a la voz se le da siempre una prioridad máxima, ya que es el servicio más sensible a los retrasos. 3.

4 La figura 5 muestra la tarea principal de cada una de las tres capas mencionadas en el epígrafe de Clasificación de servicios : La capa física, la capa ATM, y la capa AAL. En la capa física, las celdas ATM son empaquetadas en tramas SDH o PDH. Figura 4 Segmentación y multiplexación de diferentes servicios de banda ancha Figura 5 La capa física, la capa ATM y la capa AAL. 4.

5 1.5. Enlaces ATM En ATM, se divide el campo de dirección en un campo VCI (identificador de circuito virtual) y un campo VPI (identificador de path virtual), lo que permite dividir los flujos de celdas en dos niveles: los niveles de VC y VP. Los grupos de canales con el mismo valor de VPI, pero diferentes valores de VCI, son enrutados a través de los mismos nodos de la red. Esto permite al usuario crear una red privada virtual (VPN). Cada conexión se representa con un VP, que a su vez contiene varios VCs que el propio usuario puede utilizar. Figura 6: Relación entre VC y VP 1.6. Resumen del modo celda con ATM Celdas de longitud fija. Cada celda consta de una cabecera de 5 octetos y 48 octetos de datos de usuario. Ancho de banda flexible. Velocidad muy alta. Adecuado para todos los servicios. 2- Configuración ATM básica: 1- Configuración de la dirección atm Por defecto ya trae de fábrica una dirección ATM válida para la mayor parte de las configuraciones. Si se necesita cambiar: atm nsap-address (en el router 3640) atm ardes (en el LS 1010 y DSLAM) 2- Configuración a nivel físico de la interface La interface viene ya preconfigurada con una serie de valores. Entre los parámetros físicos vamos a destacar dos: Framing: Hay que configurar el tipo de trama sobre la cual van las celdas ATM. Según el tipo de interfaz se tiene unas opciones u otras (los valores defecto que se muestran a continuación, son para las interfaces concretas de los equipos del laboratorio). Es necesario que los dos extremos del enlace estén configurados con los mismos valores para que se mantenga la sincronización de trama. En la 5.

6 mayoría de los casos no es necesario cambiar los valores que vienen de fábrica, pero si no es así: En el LS1010: En el router 3640: En el DSLAM: adm (por defecto trae pcm30adm) por defecto vale crc4 y no permite cambios. (por defecto trae pcm30) 3- Configuración IP de la interface atm: Se asignará dirección IP a las interfaces de los extremos finales de la conexión o cirtcuito virtual, ya que entre medio no se hace routing IP, únicamente se hace switching. En todos los casos: interface atm0/0/0 Ip address Configuración de network routing(switch). La red ATM puede hacer routing ATM haciendo uso de complejos protocolos. Esto es necesario para configuraciones con circuitos virtuales conmutados, en los que la propia red se encarga de establecerlos y liberarlos según sea necesario. Como ocurre en el punto anterior no se dispone del tiempo necesario para ver esta cuestión. 5- Configuración de circuitos virtuales permanentes (son configurados manualmente por el operador y están permanentemente establecidos): En el router 3640: interface atm 1/0 pvc 10/100 pvc 0/16 ilmi En el DSLAM : interface atm0/6 pvc 1/40 En LS1010 se crean los circuitos y la conmutación entre ellos: interface atm 0/0/1 atm pvc 1 40 interface atm0/0/ Crear el mapeo de los circuitos virtuales con las direcciones destino ( sólo se configura en los extremos de la conexión) Si el circuito se establece entre el router 3640 y el DSLAM: En el router 3640 : pvc 10/100 protocol ip broadcast En el DSLAM: no tiene mapeo porque el dslam no enruta 3- Configuración ATM avanzada (con grupos IMA): IMA:Inverse Multiplexing over ATM 6.

7 IMA permite agregar varios enlaces de baja velocidad en un trunk virtual mayor o grupo IMA. Un multiplexor inverso se presenta en tu switch ATM como un conducto lógico. Este grupo IMA proporciona ancho de banda modular para el acceso de usuarios a redes ATM para conexiones entre elementos de red ATM a velocidades distintas entre los tradicionales niveles de multiplex, como T1 o E1 y T3 o E3. IMA engloba multiplexación y demultiplexación inversa de celdas en un turno cíclico entre los enlaces agrupados para formar un grupo lógico de mayor ancho de banda aproximadamente igual a la suma de los de los enlaces. Este grupo de enlaces se llama grupo IMA. Para configurar con grupos IMA, se asignan varias interfaces físicas a un grupo IMA que funciona como interface ATM virtual (interface IMA), que será configurada como una interface atm tradicional. La configuración física de la interface se mantiene en la interface atm pero el resto de configuración (dirección IP, pvc etc.) se hace en la interface IMA Para asignar una interface física a un grupo IMA: Interface atm 1/0 **vincula la interfaz al grupo IMA0** (Idem para el resto de interfaces físicas) Para configurar el grupo IMA, se configura con los mismos criterios vistos en la configuración básica, un ejemplo podría ser: 4- Monitorización de ATM Interface ATM/IMA0 también puede ser: interface atm 1/ima 0.1 point-to-point, o interface ATM0/0/1 Ip addres Pvc 1/40 Encapsulation aal5snap show controllers atm nºpto ó ima nºgrupo ima Muestra la información a nivel físico del puerto o del grupo ima. show interface atm nº pto ó ima nº grupomuestra información sobre la interface ATM. show atm interface atm nº pto Muestra información específica ATM de la interface ATM. show ima interface atm [slot/ima nº grupo] [detail] Muestra ima de los grupos ima. show atm vc Muestra información sobre los circuitos virtuales permanentes y conmutados e información de tráfico. show atm vp Muestra información sobre los virtual path. show atm status Muestra información genérica del ATM 7.

8 show atm address Muestra la dirección atm del equipo. show atm map Muestra los mapeos estáticos atm show atm arp-server Muestra la tabla arp de cada interface atm show network-clocks Muestra las fuentes de señalización de red activas. show dsl interface atm nº pto Muestra información del puerto atm en el DSLAM. No todos estos comandos están disponibles en todos los equipos. 5- Troubleshooting de ATM debug atm packet Muestra información de paquetes atm 8.

9 En este punto se pueden realizar configuraciones para conectar un Router con capacidad ATM (en nuestro caso el router 3640), un switch ATM (Light Stream 1010) y un DSLAM. En las figuras siguientes se muestran configuraciones de este tipo: una configuración básica en el caso 1 y una configuración avanzada con grupos IMA en el segundo caso. Aunque ya hay conectividad entre el router 3640 y el DSLAM, faltan por configurar la conexión de los clientes del DSLAM. Ya que es a este equipo al que se conectan los clientes ADSL así que es necesario incluir un poco más de teoría en esta práctica: 6. Introducción teórica a la tecnología ADSL ADSL (asymetrical digital subscriber line) es una técnica de transmisión que permite la transmisión de video por las líneas de abonado de teléfono tradicional a dos hilos. La transmisión de información es asimétrica, lo que significa que la capacidad de transmisión en una dirección es mayor que en la otra dirección. Gracias a la transmisión asimétrica, las conexiones con un ancho de banda limitado se pueden utilizar eficientemente para servicios interactivos que no requieren la misma capacidad en ambas direcciones. 9.

10 La figura 7 muestra un ejemplo de la técnica ADSL que usa la banda de frecuencia desaprovechada por encima de la banda de frecuencia de voz. Figura 7: Espectro en frecuencia para ADSL de 1,5 Mbit/s sobre dos hilos. Un ejemplo que se puede realizar con tecnología ADSL y que se presenta en la figura 8, es la transmisión simultánea de video, en dirección al usuario, más información de control en sentido contrario, hacia el proveedor, sin que eso afecte a la disponibilidad de un canal bidireccional de telefonía o un acceso básico RDSI (2B+D). Figura 8: ejemplo de vídeo bajo demanda con ADSL Capacidades ADSL Un circuito ADSL conecta un modem 1 en cada extremo de una línea telefónica de par cruzado, creando tres canales de información: un canal descendente de alta velocidad, un canal duplex de velocidad media, y un canal de servicio telefónico básico. El canal de servicio telefónico básico es divido del modem digital por filtros, garantizando así un servicio telefónico básico ininterrumpido, incluso si falla el ADSL. Los rangos del canal de alta velocidad van de 1,5 a 9Mbit/s, y los rangos para el canal dúplex van de 16 a 640 kbit/s. Cada canal puede ser submultiplexado para formar canales de velocidad inferior. 1 La función de los modems ADSL es acomodar el transporte ATM con velocidades variables y compensación de cabeceras de ATM, así como protocolos IP. 10.

11 Los modems ADSL proporcionan velocidades de datos consistentes con las jerarquías digitales norteamericana T1 a 1,544 Mbit/s y europea E1 a 2,048 Mbit/s, y pueden ser alquiladas con distintos rangos de velocidades y capacidades. La configuración mínima proporciona 1,5 ó 2,0 Mbits/s de bajada y un canal dúplex de 16 Kbit/s; otras proporcionan velocidades de 6,1 Mbit/s y 64 Kbit/s para dúplex. También están ya disponibles productos con velocidades de bajada de hasta 8 Mbit/s y 640 Kbit/s en dúplex. Las velocidades de bajada dependen de una serie de factores, incluidos la longitud de la línea de cobre, su sección, la presencia de bridget taps, e interferencia de acoplamiento. La atenuación de la línea aumenta con la longitud de la línea y con la frecuencia, y decrece conforme aumenta el diámetro del cable. Considerando solo la longitud del cable, en una buena red de cobre, el rango aproximado del ADSL es 2 Mbit/s para 4,5-5 Km, 6 Mbit/s para 2,5-3 Km, y 1,5 Mbit/s para 5,5 Km. Esta técnica se esta desarrollando para conseguir anchos de banda mayores, dando lugar a otros estándares de la familia como son ADSL2 y ADSL Configuración básica de ADSL: Antes que nada hay que asegurarse que viene ya configurada la tarjeta de los puertos adsl, para reconocerla: Slot 1 ATUC-4FLEXIDMT Una vez confirmado este punto, configuramos un circuito virtual atm hasta el router adsl. Para ello partiendo de los puntos anteriores de la práctica deberíamos modificar lo siguiente en la configuración del DSLAM: Interface atm0/ima0 Interface atm1/1 atm pvc interface atm0/ima encapsulation aal5snap En el router adsl 837 Interface atm0 ip address pvc 10/200 encapsulation aal5snap Una vez que tenemos el circuito atm, realmente ya trae la siguiente configuración adsl por defecto: En el DSLAM: dsl-profile default **En este profile ya vienen configurados por defecto los parámetros de configuración adsl, entre otros, define un canal de bajada de 640 k y uno de subida de 128 k** 11.

12 En el router adsl 837: dsl operating-mode auto **Configura la línea adsl después de auto-negociar con el DSLAM** Para cambiar el profile default que trae el DSLAM por defecto: dsl-profile default dmt bitrate maximum interleaved downstream 1280 upstream Monitorización de la conexión ADSL: En el DSLAM: sh dsl status dmt Muestra el estado administrativo y operacional de la tarjeta, la velocidad actual de las líneas, nombre del abonado e identificador del circuito asignado etc sh dsl interface atm1/1 Muestra la información proporcionada por el comando anterior más los parámetros de profile configurados así como los valores actuales de parámetros para el puerto especificado. En el router adsl 837: sh dsl interface atm0 Muestra toda la información adsl para la interface atm especificada. 9- Hoja de tareas: Esta práctica la realizan simultáneamente dos grupos de la asignatura Modelado y Dimensionado de Redes Telemáticas y por tanto las tareas de configuración se dividen entre ambos grupos: Caso 1: Configuración básica Configurar los equipos siguientes para que exista conectividad entre los routers 3640 y 837 según el esquema de red siguiente. R837 GRUPO A se responsabiliza de: Configurar el router 3640 y el LS 1010 GRUPO B se responsabiliza de: Configurar el DSLAM y el router

13 Caso 2: configuración avanzada con grupos IMA Configurar los equipos siguientes para que exista conectividad entre los routers 3640 y 837. R837 GRUPO A se responsabiliza de: Configurar el DSLAM y el router 837 GRUPO B se responsabiliza de: Configurar el router 3640 y el LS 1010 Como ayuda a la realización de la práctica se proporcionan unas configuraciones ejemplo de los equipos en las que se particulariza qué comandos sirven para configurar parámetros equivalentes en los diferentes equipos. En concreto son parámetros de dirección IP, mapeo, encapsulaciones y definición de circuitos virtuales que se definen coherentemente en cada uno de los elementos que atraviesa el PVC. 13.

14 Configuración básica Equipo Router 3640 Switch ATM LS1010 Interfaz de entrada: interface atm0/0/0 DSLAM Router ADSL (837) PVC termina en DSLAM PVC termina en router ADSL interface atm0/6 interface atm0/6 interface atm0 Framing adm Dir Ip Circuitos virtuales Encapsulación Mapeo ip address /24 pvc 1/40 encapsulation aal5snap ip address /24 pvc 10/200 encapsulation aal5snap protocol ip broadcast Interfaz de Salida: Framing Dir Ip Circuitos virtuales interface atm1/0 no scrambling payload --valor fijo crc4,no configurable-- ip address /24 pvc 0/6 ilmi pvc 10/100 interface atm0/0/4 adm interface atm1/1 Encapsulación Mapeo encapsulation aal5snap protocol ip broadcast atm pvc 1 40 interface atm 0/0/ atm pvc interface atm0/ Nota: no se han incluido las rutas estáticas necesarias para el correcto funcionamiento de la red

15 Configuración avanzada con grupos IMA Equipo Router 3640 Switch ATM LS1010 Int de entrada: Dir Ip Framing Pertenece a grupo IMA Define grupo ima Dir ip Circuitos virtuales Encapsulación Mapeo interface atm 0/0/0 adm interface atm 0/0/1 adm interface atm 0/0/2 adm interface atm 0/0/3 adm interface atm 0/0/4 adm ima-group 1 interface ATM0/0/ima0 PVC termina en DSLAM interface atm0/6 interface atm0/7 interface atm0/8 interface atm0/9 interface ATM0/IMA0 ip address /24 pvc 1/40 encapsulation aal5snap DSLAM Router ADSL (837) PVC termina en router ADSL interface atm0/6 interface atm0 interface atm0/7 interface atm0/8 interface atm0/9 interface ATM0/IMA0 ip address /24 pvc 10/200 encapsulation aal5snap protocol ip broadcast 15.

16 Equipo Router 3640 Switch ATM LS1010 Interfaces de Salida: Dir IP Framing Pertenece a grupo IMA Define grupo ima Dir ip interface atm 1/0 no scrambling payload interface atm 1/1 no scrambling payload interface atm 1/2 no scrambling payload interface atm 1/3 no scrambling payload interface atm 0/0/5 adm ima-group 1 interface atm 0/0/6 adm ima-group 1 interface atm 0/0/7 adm ima-group 1 interface ATM0/0/ima1 DSLAM Router ADSL (837) PVC termina en DSLAM PVC termina en router ADSL interface atm1/1 Circuitos virtuales interface atm 1/ima 0 Encapsulación Mapeo ip address /24 pvc 0/16 ilmi pvc 10/100 encapsulation aal5snap atm pvc 1 40 interface ATM0/0/IMA atm pvc interface ATM0/ima protocol ip broadcast Nota: no se han incluido las rutas estáticas necesarias para el correcto funcionamiento de la red 16.

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