Actualmente, la realidad es que
IP tiene el protagonismo y ATM ha pasado a un segundo o, incluso, a un tercer plano, pero
no por ello deja de ser una tecnología importante y de gran utilidad, que está siendo
utilizada pero que pasa, muchas de las veces, desapercibida para el usuario final, no así
para los operadores que encuentran en ella un soporte para conseguir gran capacidad. Algo
parecido pasa con respecto a ADSL, una tecnología que permite sacar un extraordinario
rendimiento al bucle local, y que hace innecesario llevar ATM hasta el usuario final, al
menos para la aplicación normal de acceso a Internet, aunque eso sí, las comunicaciones
de varios usuarios, que se recogen en el DSLAM de la central local, se juntan sobre un
enlace ATM para llevarse a la red de banda ancha del operador que ofrece el servicio,
sobre el protocolo IP (nivel 3 de OSI).
Hace unos 15 años el CCITT (ahora ITU-T) empezó a trabajar en una segunda generación de
la RDSI, conocida como la RDSI de Banda Ancha y, en su reunión de 1988 en Seúl, ya
propuso la recomendación de utilizar la tecnología ATM (Asynchronous Transfer Mode) para
ella.
Con el objetivo de soportar nuevas aplicaciones, como el vídeo o la imagen de alta
definición, de forma integrada con las tradicionales de voz y datos, la extensión del
ancho de banda por encima de los 150 Mbit/s se hace evidente; de aquí surgen nuevas
técnicas -basadas en el tratamiento de células sobre un medio síncrono- de transmisión
(JDS/Jerarquía Digital Síncrona o SDH) y de conmutación (ATM/Modo de Transferencia
Asíncrono), frente a las tradicionales JDP y STM, que constituyen los fundamentos de las
nuevas redes digitales de banda ancha. Para aprovechar al máximo la capacidad de
transmisión que ofrece la Jerarquía Digital Síncrona se necesita una técnica de
conmutación capaz de tratar cualquier tipo de información, al tiempo que optimiza la
utilización del ancho de banda, sobre la base de asignación bajo demanda, como es ATM.
En 1990 el CCITT publicó las primeras recomendaciones que normalizaban los aspectos de
las redes ATM, recogidas en la I.121 (Aspectos de Banda Ancha de la RDSI) y definió el
formato de una célula ATM, como compuesto por una cabecera (header) de 5 bytes u octetos
y un campo de información (payload) de 48, de lo que salen 53 bytes. Resulta curioso ver
como se llegó a este tamaño de la célula (fijo) y no a otro: Fue una solución de
compromiso, ya que teniendo en cuenta el retardo de empaquetado y la eficiencia de
transmisión, resulta que a menor tamaño menos retardo debido al procesamiento, pero
menor eficiencia y viceversa; así, a la hora de soportar el tráfico telefónico, el
CCITT estableció en su recomendación Q.161 que el retardo global en una comunicación no
fuese superior a 24 milisegundos para mantener una calidad de servicio (eco debido a la
conversión de 2 a 4 hilos) aceptable, pero utilizando canceladores de eco este límite
podía extenderse.
En Europa, donde no suele haber canceladores de eco, se propuso un tamaño de 32 bytes,
pero en Estados Unidos, donde debido a las grandes distancias su empleo era una práctica
común, se propusieron 64 bytes, en orden a mejorar la eficacia. Al no llegarse a un
acuerdo se adoptó la decisión salomónica de utilizar 48 bytes, la media aritmética
entre 32 y 64, que con los 5 de la cabecera dan los 53 de la célula.
Al basarse ATM en paquetes de longitud reducida y fija, se simplifica en gran medida el
diseño de los conmutadores, se reduce el retardo de proceso -puede efectuarse por
hardware- y se disminuye su variabilidad, lo que resulta esencial para aquellos servicios
sensibles al mismo, como los de voz o vídeo. Las células con una longitud fija también
implican el uso de buffers de longitud fija para gestionar las congestiones y, por
extensión, técnicas de control más sencillas. La velocidad nominal de ATM es de 155,52
Mbit/s (Trama de transmisión MTS-1 de la JDS y STS-3 de SONET), pero dado que el acceso
de los usuarios requiere velocidades inferiores a esta, existen especificaciones para
otras, tales como 2 y 34 Mbit/s. El ATM Forum también ha normalizado el transporte sobre
MTS-4 (STS-12) a 622,08 Mbit/s.
CONCEPTOS BÁSICOS EN ATM
ATM es una técnica de transferencia rápida de información binaria de cualquier
naturaleza, basada en la transmisión de células de longitud fija, sobre las actuales
redes plesiócronas (PDH) y/o síncronas (SDH). Debido a su naturaleza asíncrona, un
flujo de células ATM puede ser transportado de forma transparente como una serie de bytes
estandarizados, tanto en una trama PDH como en un contenedor SDH; de esta manera no es
necesario realizar grandes inversiones en infraestructura de red.
La cabecera consta de dos campos independientes (VPI y VCI) que identifican a la célula y
la conexión virtual a la que pertenece. Antes de la emisión de una célula se establece
una conexión virtual extremo-a-extremo mediante un procedimiento de control que acepta o
rechaza la misma, sobre la base del grado de servicio solicitado y otros parámetros
definidos por el usuario. Básicamente, el modo ATM se caracteriza por los siguientes
aspectos:
• Emplea una técnica de multiplexación TDM estadística y la
técnica de conmutación de paquetes, teniendo éstos un tamaño fijo y siendo el modo de
operación CV (Circuito Virtual).
• Minimiza el proceso de los paquetes dentro de la red, por lo que
no realiza control de errores en los nodos.
• Realizarse por hardware, con el fin de conseguir una conmutación
de los paquetes muy rápida.
Como ATM es una tecnología de multiplexación orientada a conexión -antes de que
cualquier tipo de transferencia de información tenga lugar hay que establecer una
conexión (que en el caso de ATM será virtual) para lo que son necesarios unos protocolos
de señalización y un esquema de direccionamiento que permita identificar de forma
unívoca cualquier punto final de la red ATM-, la señalización constituye uno de sus
aspectos fundamentales, ya que se pone en marcha siempre al querer establecer una
conexión. Solamente en el caso en que el destino acepte la llamada, por medio de un
proceso de negociación entre los extremos, se establece la misma, dando lugar a la
apertura de un canal virtual. Uno de los aspectos a tener en cuenta en el proceso de
negociación es la calidad de servicio (QoS/Quality of Service) -parámetros de caudal,
retardo y seguridad- solicitada y aceptable que, en función de si es posible o no de
satisfacer por la red, dará lugar a la aceptación o rechazo de la llamada.
Existen diferentes tipos de interfaces especificados para el ATM, en función de su
localización. Las especificaciones cubren aspectos de las conexiones físicas,
señalización, protocolos, gestión del tráfico, direccionamiento, etc. Estos son:
NNI (Network-to-Network Interface), es el interface entre los diferentes conmutadores que
conforman una red ATM. Puede ser público (ITU-T) o privado (ATM Forum).
B-ICI (B-ISDN InterCarrier Interface), especifica la conexión entre redes públicas.
Actualmente existe una especificación aprobada por el ATM Forum.
UNI (User-to-Network Interface), interface entre el usuario y la red. Se definen dos
formas distintas:
UNI-pública: que típicamente se usará para interconectar un usuario ATM con un
conmutador ATM en una red pública.
UNI-privada: que típicamente se usará para interconectar un usuario ATM con un
conmutador que es gestionado como parte de la misma red corporativa.
LOS NIVELES DE ATM
El modelo para ATM de la RDSI-BA consta de tres niveles, siguiendo la estructura de capas
del modelo OSI, que definen como los distintos tipos de tráfico se pueden mezclar en la
misma red; estos son:
Nivel de adaptación
AAL (ATM Adaptation Layer) Nivel de Adaptación, que es el superior y establece la
relación entre el dispositivo que genera el tráfico y el siguiente nivel; es el que da a
ATM la flexibilidad para transportar distintos tipos de servicio dentro del mismo formato.
Formado por dos subniveles: “Segmentación y Reensamblaje”, en el que los
diferentes tipos de información se combinan en un único flujo de datos, y
“Convergencia”, que segmenta este flujo en bloques de 48 octetos. Está dividido
en cinco clases, de A a D) en función de las características del tráfico a manejar.
Los servicios VPC y VCC soportan todas las categorías de tráfico de la especificación
ITU-T Q2931/ATM Forum UNI 3.1:
• AAL1 (ATM Adaptation Layer 1). Corresponde al tráfico Clase A
caracterizado por: restricción temporal, tráfico con tasa de bit constante (CBR,
Constant Bit Rate), servicio orientado a conexión, como transporte de circuitos, video y
audio.
• AAL2 (ATM Adaptation Layer 2). Corresponde al tráfico Clase B
caracterizado por: restricción temporal, tráfico con tasa de bit variable (VBR, Variable
Bit Rate), servicio orientado a conexión. Se utiliza para transferencia de información
de usuario, información temporal, indicaciones de errores, etc.
• AAL3/4 (ATM Adaptation Layer 3/4). Corresponde al tráfico Clase
C caracterizado por: sin relación estricta de tiempos entre extremos, tráfico con tasa
de bit variable (VBR), servicio orientado a conexión, como es Frame Relay.
• AAL5 (ATM Adaptation Layer 5). Corresponde al tráfico Clase D
caracterizado por dar un servicio simplificado del tráfico AAL3/4. Es un tráfico no
orientado a conexión (por ejemplo, Frame Relay para interconexión de LANs).
También, se soporta tráfico ABR (Available Bit Rate) y UBR (Unspecified Bit Rate), que
son los que proporcionan a ATM la característica de ancho de banda bajo demanda:
• ABR: La red proporciona al usuario información sobre la
capacidad disponible en cada momento y en función de esta información, el cliente
aumenta o reduce el tráfico que genera. Se puede tener una tasa mínima garantizada.
• UBR: El operador no garantiza control de flujo ni QoS alguna. Se
canaliza el tráfico como mejor se pueda (“best-effort”).
Nivel ATM
El nivel ATM es el responsable de añadir el campo de cabecera para establecer los
mecanismos de encaminamiento, control de flujo y de corrección de errores. Recogida en
las recomendaciones I.150 e I.361.
Nivel de transporte
El nivel de Transporte Físico, que consta de dos subniveles: “Convergencia de
Transmisión”, se encarga de los aspectos independientes del medio de transmisión
empleado y “Nivel Medio Físico”, que establece las características del medio
físico a emplear y el tipo de transmisión.
LAS REDES Y SERVICIOS ATM
En ATM todas las conexiones son virtuales, en el sentido de que el ancho de banda no se
asigna permanentemente a conexiones específicas. En su lugar, los recursos de la red se
encuentran disponibles para asignar ancho de banda cuando las células de usuario
requieran ser transportadas. Puesto que el tráfico de usuarios individuales puede ser a
ráfagas (típico de las conexiones entre LANs), los recursos de la red son dinámicamente
compartidos entre ellos, consiguiéndose así una elevada eficiencia en la operación de
red.
Las redes ATM están orientadas a conexión, por lo que antes de empezar cualquier
transmisión de información se ha de proceder al establecimiento del enlace. Los dos
identificadores en la cabecera de la célula (VPI y VCI) permiten distinguir dos tipos
distintos de conexión; el campo VPI (Virtual Path Identifier) identifica un trayecto
virtual y el VCI (Virtual Channel Identifier) un canal virtual, pudiendo existir varios VC
por VP, y varios VP por cada canal físico.
Las redes ATM se muestran adecuadas para tratar cualquier tipo de información sobre la
base de señales digitales. Las 5 capas de adaptación ATM (AALs) son las encargadas de
adaptar el flujo de señales binarias generadas por los terminales para poder ser tratadas
por los conmutadores ATM, segmentándolos en bloques de 48 bytes y reagrupándolos
después.
ATM resulta particularmente interesante para proporcionar instantáneamente un gran ancho
de banda en aquellas aplicaciones con un alto nivel de impulsividad, como son las propias
de las redes locales; así, pues, esta técnica de multiplexación encuentra una de sus
principales aplicaciones en la interconexión de LANs dentro de entornos privados (HUBs
ATM).
Su introducción en las redes públicas requiere elevadas inversiones y largos procesos de
aceptación, por lo que se realiza progresivamente y en función de la existencia de
aplicaciones multimedia y equipos de acceso ATM suficientemente flexibles y económicos
para ser utilizados masivamente, sirviendo, por ejemplo, para la interconexión de las
islas ATM privadas. Algunos operadores ofrecen servicios basados en ATM, como es el
denominado Servicio CINCO de Telefónica Data, y se utiliza para encaminar el tráfico de
datos obtenido en las redes de acceso ADSL hasta la red de datos propia o las redes de los
operadores con acuerdo de interconexión. También, en las redes móviles de tercera
generación (UMTS), ATM, junto con IP, es la tecnología básica del backbone de
conmutación y transporte de las llamadas. En definitiva, tanto ATM, como IP, o
combinadas, son muy adecuados para la construcción de redes multiservicio, entendidas
como aquella infraestructura única dotada de una tecnología capaz de prestar cualquier
tipo de servicio, con independencia del acceso, sea fijo o por radio.
El foro ATM http://www.atmforum.com es una organización internacional, creada en 1991,
con el objetivo de promover el desarrollo y empleo de productos y servicios para ATM,
acelerando la emisión de estándares. Actualmente, cuenta con más de 600 miembros, con
representantes de la industria de telecomunicación, fabricantes de ordenadores y
semiconductores, operadores de redes, etc., lo que hace que tenga una enorme fuerza y
represente un fuerte apoyo al despliegue de esta nueva tecnología; trabaja en estrecha
cooperación con otros organismos oficiales de normalización como ANSI, ETSI, ISO/IEC e
ITU-TS. Sus trabajos más importantes son los relativos a las especificaciones técnicas
UNI (User Network Interface) tanto público como privado y, también, la especificación
LANE (LAN Emulation), una solución de interconexión válida para el transporte de
paquetes IP, con la que una red ATM se asimila a una LAN IEEE 802.3/5.
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