RESUMEN
Las Redes Satelitáles ATM tienen ventajas
significantes con respecto a las redes terrestres ATM. Los Satélites proveen
ventajas únicas, como son cobertura a distancia con un rápido despliegue,
insensibilidad a la distancia, ancho de banda en demanda, inmunidad a los
desastres terrestres, y ofreciendo enlaces de gran ancho de banda. Las Redes
Satelitáles ATM desempeñaran un papel muy importante en el rápido desarrollo de
la infraestructura de la información. Sin embargo, hay muchos obstáculos los cuales
tienen que ser resueltos para que las Redes Satelitáles ATM puedan operar en
toda su capacidad.
REDES
SATELITALES ATM: EL ESTUDIO
By Ing. NESTOR ADOLFO GARRAFA BEGAZO(ngarrafa@ieee.org)
El modo de transferencia
asincrono (ATM) es la técnica de conmutación y multiplexación para las B-ISDN[1](Red
Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha), y es totalmente aceptada como
la tecnología de networking del futuro. La tecnología ATM ofrece a los usuarios
integración de los servicios de voz, vídeo, y datos. Y la flexibilidad de
disponer de un ancho de banda en demanda. Por el otro lado, hay un creciente
reconocimiento de los beneficios y las ventajas de usar sistemas de transmisión
satelitales, los cuales en nuestra opinión van a cumplir un rol significativo
en el establecimiento global de la infraestructura de la información.
Además,
los Satélites pueden ser el componente principal en ambas, la infraestructura
de comunicaciones en el desarrollo de ciudades con comunicaciones multimedia, y
la super autopista de información de las ciudades más avanzadas técnicamente.
El
interés creciente en la interconexión de satélites y las redes ATM está basado
en las siguientes razones adicionales:
·
Mediante
el uso del satélite, los servicios que brinda la red ATM, pueden ser
suministrados sobre una mayor área geográfica, incluyendo áreas remotas,
rurales, urbanas, y hasta inaccesibles.
·
Los
Sistemas de Comunicación Satelitales tienen un alcance global con una capacidad
de proveer un muy flexible ancho de banda en demanda. Este significante poder
de las comunicaciones satelitales encaja perfectamente con la principal
característica de las redes ATM, la cual es proveer un ancho de banda en
demanda y servicios multimedia.
·
Los
Satélites ofrecen flexibilidad en términos de configuración de la red y
capacidad de distribución a diferentes lugares donde se trabaja con redes ATM y
se encuentran en puntos distantes
·
Los
Satélites proveen capacidades de difusión de multipunto a multipunto a si como
rapidez de configuración, lo cual puede ser muy importante en el despliegue de
comunicaciones de Redes ATM de multipunto a multipunto.
·
Los
canales alternativos(de los transpondedores) pueden ser separados para
conexiones en los cuales el ancho de banda en demanda y las características de
tráfico se vuelven impredecibles, lo cual nos daría el aprovechamiento máximo
de nuestros recursos.
·
Los
nuevos usuarios pueden ser fácilmente incorporados al sistema, simplemente
instalando las estaciones ATM y los requerimientos del usuario. Como resultado,
las posibles expansiones de la red serán un trabajo sencillo.
·
Los
Satélites pueden desempeñarse como una alternativa segura para las Redes de
Fibra Optica ATM. Si la fibra falla, o existen problemas de congestión, estos
pueden ser recuperados fácilmente ruteando tráfico a través de un o varios
canales del satélite según sea la demanda.
RED SATELITAL
ATM
La
figura 1, ilustra la posible arquitectura de una red satelital ATM, y la figura
2 muestra las capas de los protocolos.
Figura 1 Figura 2
Como
se muestra en la figura 1, la Unidad ATM de interconexión Satelital(ASIU[2]),
es el componente principal de esta arquitectura, iterconecta la Red ATM con la
Red satelital. El ASIU es el responsable de la administración y el control de
los recursos del sistema, y las funciones administrativas globales del sistema.
Las funciones más importantes del ASIU incluyen asignación dinámica(tiempo
real) de ancho de banda, control de acceso a la red, temporización del sistema
- control de sincronización, monitoreo de llamadas, control de errores, y
control de trafico.
Figura 3
Figura 4
Las
figuras 3 y 4 muestran detalladamente las interfaces entre el ASIU y los otros
módulos, y la arquitectura interna del ASIU, respectivamente. Para acomodar las
Redes ATM transparentemente, el ASIU necesita soportar los métodos de
transporte de celdas existentes como son SONET[3](Red
óptica sincronizada), SDH[4](Jerarquía
digital sincrona), PDH[5](Jerarquía
digital plesiocrona) y PLCP[6](Protocolo
de Convergencia de Capa Física), los cuales serán explicados después.
Como
se muestra en la figura 4, Cuando las tramas SONET/PDH/PLCP que transportan las
celdas ATM, llegan al ASIU, estas celdas son extraídas de las tramas. El flujo
de celdas ATM extraídas son clasificadas de acuerdo a las clases de tráfico, y
cada arreglo de celdas es ingresado dentro de un buffer con una cierta
prioridad antes de ser transmitida dentro del canal satelital.
Un
esquema de codificación de error efectivo debe ser usado en el ASIU, debido a
que las redes satelitales frecuentemente introducen múltiples errores en los
bits. Además, para operar con las redes ATM existentes de alta velocidad, las
cuales utilizan fibra óptica como su medio de transmisión, el BER[7](la
relación de errores por bit) de los enlaces satelitales debe ser comparable al
BER de los enlaces con fibra óptica. El esquema de codificación puede ser
aplicado sobre las celdas ATM después que son extraídas de las tramas
recibidas.
Como
el ancho de banda es un recurso limitado y debe ser compartido imparcialmente
entre las estaciones terrenas, un flexible y eficiente esquema de manejo de
ancho de banda es requerido en el ASIU. En otras palabras, es muy importante la
asignación de ancho de banda dinámica y eficientemente, basado en los diversos
requerimientos del usuario.
El
ASIU también necesita soportar un apropiado esquema de acceso al enlace
satelital para enviar la información dentro de los canales del satélite. Los
esquemas del acceso al enlace deben ser escogidos para proveer una alta
eficiencia de la utilización del ancho de banda. El esquema DAMA[8](Múltiple
Acceso por asignación en demanda) es preferido porque este permite a cada
estación terrena pedir solo el ancho de banda que va a utilizar.
Otro
factor importante que debe ser considerado para el desempeño global de las
redes satelitales ATM, es la calidad de los enlaces satelitales. El deseo de
los usuarios de ATM para adoptar las comunicaciones satelitales, dependerá
inmensamente en proveer enlaces de alta calidad y a costo efectivo. Los
elementos de la calidad de los enlaces satelitales que pueden afectar la performance
de la red incluyen el presupuesto del enlace, latencia del equipamiento del
satélite, velocidad de transmisión, tipo de modem, esquema del manejo de los
buffers, modulación/codificación, interface, y el tipo del satélite.
METODO DE
TRANSPORTE DE LAS CELDAS
Las
celdas ATM pueden ser transportadas utilizando el formato de transmisión
digital a través de los sistemas
satelitales existente. Los comités nacionales e internacionales de
estandarización recomiendan el transporte de celdas ATM a través de lo que es
PDH, SDH y PLCP, en la siguiente sección se explicara el funcionamiento de este
último por no ser tan conocido como los dos primeros.
Protocolo de
Convergencia de Capa Física
El PLCP fue definido en la
especificación IEEE P802.6 y en la especificación UNI[9](Interfaz
Usuario Red) del ATM Forum, para cargar celdas ATM sobre las facilidades de
comunicación del existente DS3[10].
La colocación de las celdas ATM dentro los DS3, se logra insertando la celda
ATM de 53 bytes dentro del DS3 PLCP. La trama PLCP tiene un formato con
intervalo de 125us los cuales contienen una secuencia de 12 celdas ATM, como se
ilustra en la siguiente figura:
Figura 5
Cada
celda es precedida por cuatro bytes de la cabecera PLCP: A1, A2, POI[11](Indicador
de camino de la cabecera), y el POH[12](Camino
de cabecera). A1 y A2 son los octetos de encuadramiento, ellos utilizan el
mismo modelo de encuadramiento de los usados en SONET/PDH. El byte POI es usado
para identificar el byte asociado POH. Los bytes POH(Z1-Z6) son generalmente
bytes definidos por el usuario, los cuales pueden ser utilizados para
identificar el intervalo de encuadramiento de intervalos y para la protección
del byte C1. Pequeños rellenos son necesarios después de la doceava celda en
cada trama, para mantener el intervalo nominal de 125us. La duración del
denominado trailer es modulada a través de un intervalo de tres tramas. El byte
C1 es utilizado en la cabecera la trama 12 como un contador de
Cycle/Stuff(Ciclo/rellenar). El contador cycle/stuff provee una ventaja de
pequeños rellenos en un ciclo y un indicador de longitud para la trama PLCP.
Una oportunidad de rellenado ocurre cada tercera trama de un ciclo de relleno
de trama tres(375us). El valor de C1 es utilizado como un indicador de fase de
la oportunidad de rellenado del ciclo de 375us. Esto indica si son incluidos 13
o 14 rellenos en el trailer de la trama PLCP.
Si
la cabecera de la trama PLCP no es entrelazada antes de la transmisión, esta es
susceptible a corrupciones causadas por errores de ráfaga. La corrupción del
byte C1 puede resultar en una LOF[13](pérdida
de trama). Esto a su vez, resulta en una mala asignación de bytes de relleno al
comienzo del siguiente intervalo de trama y finalmente la pérdida de la trama
de sincronización del dispositivo PLCP.
De estas observaciones se concluye que, el PLCP no es conveniente en ambientes con errores de ráfaga debido a que un solo error puede afectar los octetos de encaminamiento de cabecera para la trama y el contador cycle/stuff, lo cual causaría un LOF o si no un estado denominado OOF[14](fuera de trama). Para resolver estos importantes problemas, se debe emplear un mecanismo eficiente para prevenir la corrupción de octetos críticos y la recuperación de estos.
CAPA FÍSICA
Métodos de Acceso a los Enlaces Satelitales
Los métodos de acceso usados en las LAN y MAN dependen de tiempos de transmisión cortos y no son útiles para Sistemas Satelitales de Banda Ancha, donde el retardo de propagación es de 250-280ms en Satélites GEO[15](Orbita Geoestacionaria), 110-130ms para Satélites MEO
