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L'ATM (Asynchronous Transfer Mode)  
 

 
Présentation générale
La couche ATM
Contrôle de flux, de congestion et d’admission
La couche AAL


Présentation générale

En traitant des données de longueur réduite et fixe (cellules), on peut assurer leur commutation au niveau physique (multiplexage). La commutation peut donc être assurée par des systèmes hardware et non plus logiciels, ce qui autorise des débits bien plus importants.

La cellule ATM suit cette logique en présentant une cellule de 53 octets, dont 5 octets d’en-tête et 48 octets de charge utile. L’architecture ATM est représentée dans la figure suivante :

La couche physique assure l’adaptation des cellules au système de transport utilisé. Trois modes de fonctionnement ont été définis au niveau physique : le mode PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) ou mode tramé temporel qui utilise les infrastructure existantes, le mode SDH (Synchronous Digital Hierarchy) ou mode tramé synchrone (mode conteneur) qui devrait être le seul utilisé à terme, et le mode cellule pour les réseaux privés où les cellules sont transmises directement sur le support de transmission.

La couche ATM s’occupe de la commutation et du multiplexage des cellules et la couche AAL (ATM Adaptation Layer) adapte les unités de données des couches supérieures à la couche ATM par segmentation et réassemblage. Elles seront vues plus en détails dans les paragraphes suivants.

Pour l’administration des réseaux ATM, le protocole ILMI (Interim Local Management Interface), qui s’appuie fortement sur SNMP, a été défini par l’ATM Forum (RFC 1695). L’agent SNMP renvoie les informations de la MIB ILMI directement sur la couche AAL5. Les commandes utilisées sont les commandes classiques de SNMP sur un VCC (Virtual Circuit Connection) réservé (VPI=0, VCI=16).

Une MIB ATM, extension de la MIB ILMI, autorise l’accès aux informations des commutateurs ATM.

La couche ATM

La couche ATM est chargée de :
- de l’acheminement des cellules dans le réseau
- de l’ajout et du retrait des en-têtes ATM
- du contrôle de flux et de congestion
- de l’adaptation du débit (insertion ou suppression de cellules vides)
- du contrôle d’admission en fonction de la qualité de service requise
- du lissage de trafic (Traffic Shopping).

L’en-tête de 5 octets que la couche ATM rajoute aux 48 octets de charge utile est la suivante :

Cette en-tête est différente sur la liaison station-commutateur (UNI) et sur la liaison entre deux commutateurs (NNI). Le champ GFC étant inutile dans le réseau de commutateurs ATM, il est récupéré pour obtenir une plage d’adressage plus importante.

Le champ GFC (Generic Flow Control) contrôle l’accès au réseau. Il permet d’assurer des fonctions locales comme l’identification de plusieurs stations ayant un accès commun au réseau. Ce champ est généralement non utilisé.

Le champ VPI (Virtual Path Identifier) identifie une connexion permanente ou semi-permanente et le champ VCI (Virtual Channel Identifier) identifie une voie virtuelle semi-permanente ou établie lors de l’appel. Ces deux notions renvoie un adressage du chemin à suivre plutôt que de la station destination. L’ATM fonctionnant en mode connecté, les données ne sont acheminées qu’après l’établissement d’une voie virtuelle (VCC, Virtual Channel Connection) unicast (bidirectionnelle) ou multicast (unidirectionnelle).

Le champ PT (Payload Type) est sur 3 bits. Le premier bit définit si la cellule est d’origine utilisateur (0) ou de données internes au réseau (1). Dans le cas de données utilisateurs, le deuxième bit (EFCI : Explicit Forward Congestion Indication) signale si au moins un nœud est congestionné dans le réseau (EFCI = 1), et le dernier bit indique la dernière cellule d’une trame AAL5.

Le bit CLP (Cell Loss Priority)  indique lorsqu’il est à 1 une cellule à éliminer en priorité en cas de congestion.

Le champ HEC (Header Error Control), rajouté par la couche physique, permet un contrôle d’erreur et une autocorrection sur 1 bit.

Contrôle de flux, de congestion et d’admission

Les mécanismes mis en œuvre pour prévenir et guérir la congestion sont identiques à ceux du relais de trames. Les cellules dont le CLP est à 1 sont détruites en priorité et les commutateurs peuvent positionner à 1 le bit CLP des cellules excédentaires au débit demandé lors de la connexion ou même les détruire directement. De plus, une connexion n’est acceptée que si le réseau peut la satisfaire en terme de qualité de service sans nuire aux autres connexions déjà actives.

De plus, le destinataire d’un message est prévenu de la congestion sur le réseau par le bit EFCI du champ PT. Le destinataire ou n’importe quel commutateur peut alors envoyer une cellule RM (Resource Management)  à la station source du message pour lui demander de réduire son débit (cellule RR, Relative Rate) ou pour l’informer du débit disponible (cellule ECR, Explicit Cell Rate).
Le format des cellules RM ne seront pas détaillés ici.

En terme de contrôle d’admission, l’ATM Forum a défini plusieurs classes de service :

De ces classes de service ont été définis des contrats de service (CTD, Connection Traffic Descriptor)

La couche AAL

Pour affiner la qualité de service offerte aux applications, la couche AAL (ATM Adaptation Layer) a été rajoutée pour répondre aux 4 différentes classes d’applications :

La couche AAL est subdivisée en deux sous-couches CS (Convergence Sublayer) et SAR (Segmentation And Reassembly) comme le montre la figure suivante :

La couche AAL1 : C’est celle qui permet le transfert isochrone par émulation de circuits.
Le format de l’en-tête SAR est le suivant :

Les cellules sont comptées modulo 8 (SNC) pour prévenir la perte ou l’insertion de cellules. Ce numéro est protégé par les champs CRC et Pty (bit de parité du CRC).
Le bit CSI autorise le transport dans les données d’une marque de temps (RTS, Real Time Stamp) sur 4 bits, soit 1 bit dans une cellule sur deux par 8 cellules. Cette marque de temps sera utilisée pour mesurer la gigue de cellule.

La couche AAL2 : Elle diffère de l’AAL1 par la possibilité de débit variable et donc de cellules incomplètes où rentre la notion de bourrage.

Le champ SN est identique à celui de l’AAL1 (Champs CSI et SNC). Le champ IT permet de distinguer le début ou la fin d’un message (BOM, EOM), une cellule unique, etc... Le champ LI indique la longueur des données utiles et enfin le champ CRC protège les données.

La couche AAL3/4 : Elle est utilisée pour le transport des données sans contrainte temporelle. Pour assurer la reprise sur erreur (mode assuré), la sous-couche CS a été subdivisée en 2 sous-couches, CPCS (Common Part Convergence Sublayer), commune aux modes assuré et non assuré et SSCS (Service Specific Convergence Sublayer), spécifique au mode assuré.

Les champs seront rapidement énumérés : CPI (Common Part Indicator) est une indication pour interpréter les champs suivants, Btag et Etag (Begin ou End Tag) est un numéro identifiant les unités appartenant à la même unité de données, BaSize (Buffer Allocation Size) indique comment dimensionner les buffers, AL (Alignment) est un drapeau de fin pour compléter la fin de la SDU à 32 bits, Len (Length) donne la taille des données utile de la SDU, ST (Segment Type) informe sur les segment de début ou de fin, MID (Multiplexing Identification) identifie les cellules d’origine différente sur une même connexion multiplexée, LID (Length Indicator) donne le nombre d’octets utiles dans l’unité de données et le CRC protège le champ de données.

La couche AAL5 : C’est une simplification de la couche AAL3/4, elle en adopte donc l’architecture.

Le champ UU (CPCS User-to-User) indique le début, la suite et la fin du bloc de données.

 




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