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VCI
/ VPI
VPI/VCI (Virtual Pach Identifier e Virtual
Circuit Identifier)
A conexão com a rede ATM é identificada por dois indicadores, Identificador de
Caminho Virtual (VPI) e Identificador do Circuito Virtual (VCI).
Cada conexão
deve ter uma configuração de VPI/VCI exclusiva. Por exemplo: VPI-8 VCI-35
VPI/VCI - As
portas no modem ADSL, são descritas como virtuais porque ela é associada a
rede ATM, neste caso para configurar os VCI/VPI, você deverá entrar em contato
com seu provedor de serviços ADSL.
O
modo Bridge é configurado com os seguintes parâmetros :
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Parâmetros
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Descrição
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VPI
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Caminho
virtual de identificação
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VCI
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Circuito
virtual de identificação
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LLC
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Controle
de lógicos de ligação, permite múltiplos protocolos
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VCMUX
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Virtual
Circuit Multiplexer (null encapsulation) permite somente um protocolo
passar pelo caminho virtual.
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Habilitando NAPT
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Esta
opção só funciona para uma conexão router, não pode ser usada em
Bridge ou PPP
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Conexões virtuais
Os campos no cabeçalho responsáveis em levar
a célula de um ponto a outro são os VPI e VCI (Virtual Path Identifier e
Virtual Channel Identifier, respectivamente), como mostrado no exemplo abaixo de
um número de conexões virtuais através de uma switch ATM. Dentro da switch
existe uma tabela (routing table) que associa um campo VCI/VPI e uma porta a
outra porta e a outro VCI/VPI.
Quando uma célula chega à switch, esta
verifica o valor do VCI/VPI, por exemplo, 0/37. Como a célula veio pela porta
1, a switch determina que deve sair pela porta 3. E, além disso, o VCI/VPI é
alterado para 0/76. A célula apenas passa pela switch, mudando apenas um campo
do cabeçalho, não alterando o conteúdo de sua informação.
Os valores do VPI/VCI mudam por dois motivos.
Primeiro, se os valores fossem únicos haveriam aproximadamente 17 milhões de
valores diferentes disponíveis. Como a rede é muito grande, 17 milhões não
seriam suficientes para representar todo o tráfego de células. O segundo é
devido à administração de valores únicos em uma rede tão imensa como a
internet. É impraticável comparar a conexão que você está para fazer com a
do resto do mundo para saber se alguém a está usando!
Os valores de VCI/VPI têm significado apenas
em uma dada interface. De fato, neste exemplo, 37 foi usado nas duas interfaces,
mas não há risco de ambigüidade estão em interfaces físicas distintas.
A combinação dos campos VCI/VPI permitem
associar uma dada célula a uma dada conexão, e assim, a célula pode ser
encaminhada corretamente ao seu destino.
Caminhos Virtuais e Canais Virtuais
Por que dois campos separados?
A idéia do VPI é como se fosse uma coleção
de canais virtuais. Como o VPI é de 8 bits, pode-se ter até 256 coleções de
canais diferentes. Naturalmente, canais virtuais têm um único valor VCI.
A tecnologia ATM utiliza a
multiplexação e comutação de pacotes para prover um serviço de transferência
de dados orientado a conexão, em modo assíncrono, para atender as necessidades
de diversos tipos de aplicações de dados, voz, áudio e vídeo.
Diferentemente dos protocolos
X.25 e Frame Relay, entre outros, o ATM utiliza um pacote de tamanho fixo
denominado célula (cell). Uma célula possui 53 bytes, sendo 48 para a informação
útil e 5 para o cabeçalho. Cada célula ATM enviada para a rede contém uma
informação de endereçamento que estabelece uma conexão virtual entre origem
e destino. Este procedimento permite ao protocolo implementar as características
de multiplexação estatística e de compartilhamento de portas.
Na tecnologia ATM as conexões
de rede são de 2 tipos: UNI (User-Network Interface), que é a conexão entre
equipamentos de acesso ou de usuário e equipamentos de rede, e NNI (Network
Node Interface), que é a conexão entre equipamentos de rede. No primeiro caso,
informações de tipo de serviço são relevantes para a forma como estes serão
tratados pela rede, e referem-se a conexões entre usuários finais. No segundo
caso, o controle de tráfego é função única e exclusiva das conexões
virtuais configuradas entre os equipamentos de rede.
O protocolo ATM foi concebido
através de uma estrutura em camadas, porém sem a pretensão de atender ao
modelo OSI. A figura abaixo apresenta sua estrutura e compara com o modelo OSI.
No modelo ATM todas as
camadas possuem funcionalidades de controle e de usuário (serviços), conforme
apresentado na figura. A descrição de cada camada e apresentada a seguir:
- Física: provê os meios
para transmitir as células ATM. A sub-camada TC (Transmission Convergence)
mapeia as células ATM no formato dos frames da rede de transmissão (SDH,
SONET, PDH, etc.). A sub-camada PM (Physical Medium) temporiza os bits do
frame de acordo com o relógio de transmissão.
- ATM: é responsável pela
construção, processamento e transmissão das células, e pelo
processamento das conexões virtuais. Esta camada também processa os
diferentes tipos e classes de serviços e controla o tráfego da rede. Nos
equipamentos de rede esta camada trata todo o tráfego de entrada e saída,
minimizando o processamento e aumentando a eficiência do protocolo sem
necessitar de outras camadas superiores.
- AAL: é responsável pelo
fornecimento de serviços para a camada de aplicação superior. A
sub-camada CS (Convergence Sublayer) converte e prepara a informação de
usuário para o ATM, de acordo com o tipo de serviço, além de controlar as
conexões virtuais. A sub-camada SAR (Segmentation and Reassembly) fragmenta
a informação para ser encapsulada na célula ATM. A camada AAL implementa
ainda os respectivos mecanismos de controle, sinalização e qualidade de
serviço.
Os parágrafos a seguir
descrevem as conexões virtuais, a célula ATM e os tipos de serviços.
Conexões Virtuais
(Virtual Connections)
A tecnologia ATM é baseada
no uso de conexões virtuais. O ATM implementa essas conexões virtuais usando 3
conceitos:
- TP (Transmission Path): é
a rota de transmissão física (por exemplo, circuitos das redes de
transmissão SDH/SONET) entre 2 equipamentos da rede ATM.
- VP (Virtual Path): é a
rota virtual configurada entre 2 equipamentos adjacentes da rede ATM. O VP
usa como infraestrutura os TP’s. Um TP pode ter um ou mais VP’s. Cada VP
tem um identificador VPI (Virtual Paths Identifier), que deve ser único
para um dado TP.
- VC (Virtual Channel): é o
canal virtual configurado também entre 2 equipamentos adjacentes da rede
ATM. O VC usa como infraestrutura o VP. Um VP pode ter um ou mais VC’s,
Cada VC tem um identificador VCI (Virtual Channel Identifier), que também
deve ser único para um dado TP.
A figura a seguir ilustra
esses conceitos.
A partir desses conceitos,
definem-se 2 tipos de conexões virtuais:
- VPC (Virtual Paths
Connection): é a conexão de rota virtual definida entre 2 equipamentos de
acesso ou de usuário. Uma VPC é uma coleção de VP’s configuradas para
interligar origem e destino.
- VCC (Virtual Channel
Connection): é a conexão de canal virtual definida entre 2 equipamentos de
acesso ou de usuário. Uma VCC é uma coleção de VC’s configuradas para
interligar origem e destino.
Essas conexões são sempre
bidirecionais, embora a banda em cada direção possa ter taxas distintas ou até
mesmo zero. Aos serem configuradas, apenas os identificadores VPI/VCI nas conexões
UNI da origem e do destino tem os mesmos valores. Nas conexões NNI entre
equipamentos os valores de VPI/VCI são definidos em função da disponibilidade
de VP’s ou VC’s, conforme mostra a figura a seguir.
O ATM é um protocolo
orientado a conexão. A rede estabelece uma conexão através de um procedimento
de sinalização, ou seja, um pedido de estabelecimento de conexão é enviado
pela origem até o destinatário através da rede. Se o destinatário concorda
com a conexão, um VCC/VPC é estabelecido na rede, definido o VPI/VCI da conexão
entre as UNI de origem e de destino, e alocando os recursos dos VP’s e/ou
VC’s ao longo da rota.
Como o ATM usa a técnica de
roteamento para enviar as células, ao configurar um VPC ou VCC, o sistema usa
como parâmetros os endereços ATM dos equipamentos de origem e destino, e o
VPI/VCI adotado. Essas informações são então enviadas para as tabelas de
roteamento dos equipamentos de rede, que usam para encaminhar as células.
Em cada equipamento as células
dos VPC’s são encaminhadas de acordo com o seu VPI, e as células dos VCC’s
de acordo com a combinação VPI/VCI.
A partir dessas conexões
virtuais o ATM implementa todos os seus serviços. Em especial, o ATM implementa
também os circuitos virtuais (VC) mais comuns, quais sejam:
- PVC (Permanent Virtual
Circuit): esse circuito virtual é configurado pelo operador na rede através
do sistema de Gerência de Rede, como sendo uma conexão permanente entre 2
pontos. Seu encaminhamento através dos equipamentos da rede pode ser
alterado ao longo do tempo devido à falhas ou reconfigurações de rotas,
porém as portas de cada extremidade são mantidas fixas e de acordo com a
configuração inicial.
- SVC (Switched Virtual
Circuit): esse circuito virtual disponibilizado na rede de forma automática,
sem intervenção do operador, como um circuito virtual sob demanda, para
atender, entre outras, as aplicações de Voz que estabelecem novas conexões
a cada chamada. O estabelecimento de uma chamada é comparável ao uso
normal de telefone, onde a aplicação de usuário especifica um número de
destinatário para completar a chamada, e o SVC é estabelecido entre as
portas de origem e destino.
Estrutura da Célula
A célula do protocolo ATM
utiliza a estrutura simplificada com tamanho fixo de 53 bytes apresentada na
figura a seguir.
O campo de Cabeçalho carrega
as informações de controle do protocolo. Devido a sua importância, possui
mecanismo de detecção e correção de erros para preservar o seu conteúdo.
Ele é composto por 5 bytes com as seguintes informações:
- VPI (Virtual Path
Identifier), com 12 bits, representa o número da rota virtual até o
destinatário da informação útil, e tem significado local apenas para a
porta de origem. Nas conexões UNI o VPI pode ainda ser dividido em 2
campos: o GFC (Generic Flow Control), com 4 bits, que identifica o tipo de célula
para a rede, e o VPI propriamente dito, com 8 bits.
- VCI (Virtual Channel
Identifier), com 16 bits, representa o número do canal virtual dentro de
uma rota virtual específica. Também se refere ao destinatário da informação
útil e tem significado local apenas para a porta de origem.
- PT (Payload Type), com 3
bits, identifica o tipo de informação que a célula contém: de usuário,
de sinalização ou de manutenção.
- CLP (Cell Loss Priority),
com 1 bit, indica a prioridade relativa da célula. Células de menor
prioridade são descartadas antes que as células de maior prioridade
durante períodos de congestionamento.
- HEC (Header Error Check),
com 8 bits, é usado para detectar e corrigir erros no cabeçalho.
O campo de Informação Útil,
com 384 bits(48 bytes) carrega as informações de usuário ou de controle do
protocolo. A informação útil é mantida intacta ao longo de toda a rede, sem
verificação ou correção de erros. A camada ATM do protocolo considera que
essas tarefas são executadas pelos protocolos das aplicações de usuário ou
pelos processos de sinalização e gerenciamento do próprio protocolo para
garantir a integridade desses dados.
Quando é informação de usuário,
o conteúdo desse campo é obtido a partir da fragmentação da informação
original executada na camada AAL de acordo com o serviço. O campo pode ainda
servir de preenchimento nulo, nos casos de serviços da taxa constante de bits.
Quando a informação é de
controle do protocolo, o primeiro byte é usado como campo de controle e os
demais bytes contem informação de sinalização, configuração e
gerenciamento da rede.
Classes
de Serviços
O tratamento dos diversos
tipos de serviços do ATM é feito na camada AAL. Para tanto foram definidos
tipos de serviços, baseado na qualidade de serviço esperada: CBR, VBR, ABR e
UBR.
O serviço CBR (Constant Bit
Rate) é aplicado a conexões que necessitam de banda fixa (estática) devido
aos requisitos de tempo bastante apertados entre a origem e o destino. Aplicações
típicas deste serviço são: áudio interativo (telefonia), distribuição de
áudio e vídeo (televisão, pay-per-view, etc), áudio e vídeo on demand, e
emulação de circuitos TDM.
O serviço VBR (Variable Bit
Rate) pode ser de tempo real ou não. Na modalidade tempo real (rt-VBR), é
aplicado a conexões que tem requisitos apertados de tempo entre origem e
destino, porém a taxa de bits pode variar. Aplicações típicas deste serviço
são voz com taxa variável de bits e vídeo comprimido (MPEG, por exemplo).
Na modalidade não tempo real
(nrt-VBR), o VBR pode ser utilizado com ou sem conexão, a destina-se a conexões
que, embora críticas e com requisitos de tempo apertados, podem aceitar variações
na taxa de bits. Aplicações típicas deste serviço são os sistemas de
reserva de aviação, home banking, emulação de LAN’s e interligação de
redes com protocolos diversos (interação com redes Frame Relay, etc.).
O serviço ABR (Available Bit
Rate) é aplicado a conexões que transportam tráfego em rajadas que podem
prescindir da garantia de banda, variando a taxa de bits de acordo com a
disponibilidade da rede ATM. Aplicações típicas deste serviço também são
as interligações entre redes (com protocolo TCP/IP, entre outros) e a emulação
de LAN’s onde os equipamentos de interfaces têm funcionalidades ATM.
O serviço UBR (Unspecified
Bit Rate) é aplicado a conexões que transportam tráfego que não tem
requisitos de tempo real e cujos requisitos e atraso ou variação do atraso são
mais flexíveis. Aplicações típicas deste serviço também são as interligações
entre redes e a emulação de LAN’s que executam a transferência de arquivos
e emails
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