Τεχνολογία ATM: έννοια, επεξήγηση συντομογραφίας. Μέθοδος μετάδοσης δεδομένων μέσω δικτύου, βασικές αρχές, αρχές λειτουργίας, πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αυτής της τεχνολογίας. Τεχνολογία ATM
Οι υποσχόμενες τεχνολογίες για τη μετάδοση πληροφοριών σε δίκτυα υπολογιστών είναι τεχνολογίες που παρέχουν υψηλές ταχύτητες για τη μετάδοση ετερογενών πληροφοριών (δεδομένα, σήματα φωνής και βίντεο) σε σημαντικές αποστάσεις. Πράγματι, η μετάδοση πληροφοριών φωνής και βίντεο απαιτείται συνήθως σε πραγματικό χρόνο και, επομένως, οι καθυστερήσεις θα πρέπει να είναι μόνο μικρές (έτσι για φωνητική επικοινωνία- περίπου 6 ms).
Η τεχνολογία ATM διατυπώνεται εν συντομία ως γρήγορη μεταγωγή πακέτων.σταθερού μήκους (53 byte) που ονομάζονται κελιά. Για το λόγο αυτό, η ίδια η τεχνολογία ATM ονομάζεται μερικές φορές μεταγωγή κυψέλης.
Δίκτυα ΑΤΜαναφέρονται ως δίκτυα προσανατολισμένα στη σύνδεση. Οι συνδέσεις μπορεί να είναι μόνιμες ή μεταγωγής (δυναμικές). Τα πρώτα εγκαθίστανται και τερματίζονται από τον διαχειριστή του δικτύου, η επίδρασή τους είναι μακροχρόνια, για κάθε νέα ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ των συνδρομητών μόνιμη σύνδεσηδεν χρειάζεται να χάσετε χρόνο εγκαθιστώντας το. Τα τελευταία εγκαθίστανται και καταργούνται αυτόματα για κάθε νέα συνεδρία επικοινωνίας.
Κάθε σύνδεση λαμβάνει το δικό της αναγνωριστικό, το οποίο υποδεικνύεται στην κεφαλίδα των κελιών. Όταν δημιουργηθεί μια σύνδεση, κάθε διακόπτηςκατά μήκος της επιλεγμένης διαδρομής δεδομένων, μεταδίδονται δεδομένα σχετικά με την αντιστοιχία των αναγνωριστικών μεταγωγέων και των θυρών. Ο διακόπτης, έχοντας αναγνωρίσει το αναγνωριστικό, προωθεί το κελί στο επιθυμητή θύρα. Δεν απαιτείται άμεση ένδειξη των διευθύνσεων του παραλήπτη και του αποστολέα στην κεφαλίδα, η κεφαλίδα είναι σύντομη - μόνο 5 byte.
Οι υψηλές ταχύτητες στα ΑΤΜ διασφαλίζονται από μια σειρά τεχνικών λύσεων.
Πρώτον, η φυσική βάση για το ATM είναι οι συνδέσεις δεδομένων υψηλής ταχύτητας. Έτσι, όταν χρησιμοποιείτε την τεχνολογία SONETΤο ATM παρέχει κανάλια OS-1, OS-3, OS-12 και OS-48 σε γραμμές οπτικών ινώνμε ταχύτητες 52, 155, 622 και 2488 Mbit/s, αντίστοιχα.
Επιπλέον, ένας μεγάλος αριθμός καναλιών πολυπλεξίας χρόνου(TDM) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παράλληλη μετάδοση τμημάτων του ίδιου μηνύματος «όγκου», που αντιστοιχεί στην έννοια της «στατιστικής πολυπλεξίας». Στις τεχνολογίες Ε1/Ε4Η στατιστική πολυπλεξία είναι δύσκολη γιατί απαιτεί διευθυνσιοδότηση θυρίδων. Στο ATM, τα κελιά διευθυνσιοδοτούνται, ο κύκλος συγχρονισμού αποτελείται από ξεχωριστά τμήματα, τα μήκη του τμήματος και του κελιού είναι τα ίδια. Για ένα συγκεκριμένο μήνυμα, μπορείτε να επιλέξετε διαστήματα, το σύνολο των οποίων ονομάζεται εικονικό κανάλι. Η ταχύτητα μετάδοσης μπορεί να ρυθμιστεί αλλάζοντας .
Δεύτερον, οι αρνητικές αποδείξεις για παραμορφώσεις των πραγματικών μηνυμάτων (αλλά όχι των κεφαλίδων) είναι δυνατές μόνο από τον τελικό προορισμό. Αυτό εξαλείφει την απώλεια χρόνου σε ενδιάμεσα σημεία που περιμένουν επιβεβαιώσεις. Αυτή η μέθοδος μερικές φορές ονομάζεται μεταγωγή πλαισίου (σε αντίθεση με την μεταγωγή πακέτων)). Κωδικός επαλήθευσηςΤο τμήμα πληροφοριών (κυκλικό τεσσάρων byte) του μηνύματος είναι διαθέσιμο μόνο στο τέλος του τελευταίου πακέτου του μηνύματος, το οποίο είναι τυπικό για τη χρήση μιας παραλλαγής του ATM που ονομάζεται AAL5. Σε άλλους τύπους ΑΤΜ, που επικεντρώνονται στη μετάδοση κίνησης πολυμέσων, η απώλεια μεμονωμένων κυψελών γενικά δεν είναι κρίσιμη. Για να ελέγξετε την ορθότητα των κεφαλίδων, χρησιμοποιείται ένα byte στην κεφαλίδα κελιού, η οποία περιέχει τον κωδικό ελέγχου Hammingγια τον τίτλο. Τα κύτταρα που έχουν παραμορφωθεί και δεν έχουν αποκατασταθεί με Hamming απορρίπτονται.
Τρίτον, η δρομολόγηση απλοποιείται. Η πραγματική εγκατάσταση σύνδεσης εκτελείται παρόμοια με αυτήν τη διαδικασία στο TCP/IP. Ωστόσο, ο υπολογισμένος αριθμός διαδρομής τοποθετείται στη συνέχεια στην κεφαλίδα κάθε πακέτου και δεν χρειάζεται να επαναπροσδιοριστεί η διαδρομή χρησιμοποιώντας πίνακες δρομολογητή.όταν διέρχεται από το δίκτυο. Με άλλα λόγια, πραγματοποιείται μετάδοση προσανατολισμένη στη σύνδεση (σε αντίθεση, για παράδειγμα, με ). Σε αυτή την περίπτωση, ο πελάτηςστέλνει στον διακομιστήαίτηση με τη μορφή ειδικού πλαισίου ελέγχου. Το πλαίσιο διέρχεται από ενδιάμεσους δρομολογητές ή/και διακόπτες, όπου η σύνδεση (κανάλι) έχει εκχωρηθεί εικονική διαδρομή και αναγνωριστικά καναλιού VPI/VCI. Εάν η μετάδοση απευθύνεται σε πολλούς κόμβους, τότε τα αντίστοιχα αναγνωριστικά στους διακόπτες εκχωρούνται σε πολλά κανάλια.
Τέταρτον, το σταθερό μήκος πακέτων (πλαισίων) απλοποιεί τους αλγόριθμους διαχείρισης δεδομένων και προσωρινής αποθήκευσης, εξαλείφοντας την ανάγκη ενθυλάκωσης ή μετατροπής πακέτων κατά την αλλαγή μορφών σε ενδιάμεσα δίκτυα (εάν αντιστοιχούν στη μορφή κυψέλης ATM).
Το μικρό μέγεθος κυψέλης (53 bytes) οφείλεται στις απαιτήσεις για τη μετάδοση τηλεφωνικής (φωνητικής) κίνησης. Πράγματι, εάν επιτρέψουμε, μαζί με τη φωνητική μετάδοση, και τα παραδοσιακά ψηφιακά δεδομένα συσκευασμένα σε μεγάλα πακέτα, τότε ενδέχεται να υπάρξουν καθυστερήσεις στη μετάδοση των κυψελών «φωνής» για χρονικό διάστημα που υπερβαίνει σημαντικά τα πολλά χιλιοστά του δευτερολέπτου, κάτι που είναι απαράδεκτο για μια τηλεφωνική συνομιλία. Ταυτόχρονα, τα πολύ μικρά κελιά οδηγούν σε αλόγιστη χρήση της χωρητικότητας του καναλιού λόγω μιας σημαντικής αναλογίας του μήκους της κεφαλίδας στο μέγεθος της κυψέλης. Επομένως, ένα μήκος 53 byte με μήκος κεφαλίδας 5 byte είναι μια συμβιβαστική λύση.
Ταυτόχρονα, οι καθυστερήσεις στη μετάδοση φωνής λόγω του μεγέθους της κυψέλης είναι 6 ms. Πράγματι, κάθε ένα από τα 48 byte είναι ένα δείγμα αναλογική τιμήμε διαμόρφωση κωδικού παλμού, τα οποία εκτελούνται σε διαστήματα 125 μs (σε συχνότητα δειγματοληψίας 8 kHz). Επομένως, μεταξύ της στιγμής της πρώτης μέτρησης και της αποστολής της κυψέλης στο δίκτυο, περνάει χρόνος (χρόνος πακετοποίησης) ίσος με 0,125 48 = 6 ms.
Το ATM εισάγει τρία επίπεδα πρωτοκόλλων (Εικ. 1).
Επίπεδο προσαρμογής(AAL - ATM Adaptations Level) παρόμοιο με το επίπεδο μεταφοράςστο ΕΜΒΟΣ, σε αυτό το μήνυμα χωρίζεται σε πακέτα με έλεγχο και πληροφορίες διαχείρισης, τα οποία με τη σειρά τους χωρίζονται σε κελιά 48 byte. Οι ροές εισόδου bit μετατρέπονται επίσης σε μία ροή, διατηρώντας τις αναλογίες μεταξύ του αριθμού των κελιών για πληροφορίες δεδομένων, φωνής και βίντεο. Το λογισμικό που υλοποιεί λειτουργίες AAL απαιτείται μόνο στους τερματικούς κόμβους ενός δικτύου ATM.
Ρύζι. 1. Επίπεδα πρωτοκόλλου ATM
Έχουν εισαχθεί αρκετές ποικιλίες του πρωτοκόλλου AAL, που στοχεύουν σε διαφορετικές κατηγορίες κυκλοφορίας. Το πρωτόκολλο AAL1 έχει σχεδιαστεί για να εξυπηρετεί κίνηση πολυμέσων που χαρακτηρίζεται από σταθερή ταχύτητα και συγχρονισμό φωνής και βίντεο, καθώς και τηλεφωνική κίνηση που είναι ευαίσθητη σε χρονικές καθυστερήσεις. Ταυτόχρονα, η απώλεια μεμονωμένων κυττάρων δεν επηρεάζει σημαντικά την ποιότητα των πληροφοριών που λαμβάνονται. Το πρωτόκολλο AAL3/4 έχει σχεδιαστεί για να μεταφέρει το ασταθές (παλμικό) φορτίο που είναι εγγενές στις συνδέσεις μεταξύ τοπικών δίκτυα υπολογιστών. Οι καθυστερήσεις εδώ δεν είναι κρίσιμες, αλλά δεν επιτρέπονται οι απώλειες κυττάρων. Το πρωτόκολλο AAL5 είναι κατάλληλο για μετάδοση δεδομένων υπολογιστικής φύσης.
Το επόμενο επίπεδο, που ονομάζεται ATM, προσθέτει μια κεφαλίδα πέντε byte με πληροφορίες δρομολόγησης σε κάθε κελί. Αυτό το επίπεδο χρησιμεύει επίσης για τη δημιουργία συνδέσεων. Η δομή της κεφαλίδας κυψέλης ATM πέντε byte περιέχει τα ακόλουθα πεδία (ο αριθμός των bit υποδεικνύεται σε παρένθεση):
- διαχείριση (4);
- VPI/VCI (24);
- τύπος δεδομένων(3);
- προτεραιότητα απώλειας πακέτων (1)·
- έλεγχος κεφαλίδας (8).
Πεδία αναγνωριστικού VPI(Virtual Path Identifier) και VCI(Virtual Channel Identifier) χρησιμοποιούνται για να υποδείξουν τη διαδρομή κίνησης των κελιών. Προφανώς, είναι αδύνατο να χρησιμοποιηθούν μοναδικοί αριθμοί κόμβων σε ολόκληρο το δίκτυο κατά τη μετάδοση κελιών, καθώς αυτό θα απαιτούσε σημαντικά μεγαλύτερο μήκος κεφαλίδας από 5 byte. Επομένως, η αναγνώριση διαδρομής πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας συνδυασμούς VPI/VCI. Όταν δημιουργηθεί μια σύνδεση, εκχωρούνται VPI/VCI και σε κάθε δρομολογητή για κάθε σύνδεση ο συνδυασμός αυτών των αναγνωριστικών θα είναι μοναδικός. Ταυτόχρονα, στη διαδικασία δημιουργίας μιας σύνδεσης, τα μεγέθη των αιτημάτων και των απαντήσεων δεν περιορίζονται τόσο σημαντικά, ιεραρχικές διευθύνσεις 20 byte και ειδικοί πίνακες δρομολόγησηςκαι το πρωτόκολλο PNNI. Το αναγνωριστικό VPI μπορεί να θεωρηθεί ως το ανώτερο τμήμα του δείκτη διαδρομής αυτό το αναγνωριστικό αποδεικνύεται ότι είναι το ίδιο για ένα σύνολο καναλιών που διέρχονται από τα ίδια τμήματα δικτύου.
Το πεδίο Τύπος δεδομένων χρησιμοποιείται για να υποδείξει τον τύπο του πακέτου (αίτημα σύνδεσης ή μεταφορά) και να υποδείξει τη συμφόρηση δικτύου. Το bit προτεραιότητας απώλειας πακέτων χρησιμοποιείται για την επισήμανση των πακέτων που παραβιάζουν τη συμφωνία ποιότητας υπηρεσίας.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι για να συναρμολογήσετε ένα μήνυμα από κελιά, πρέπει να αριθμήσετε τα κελιά του ίδιου μηνύματος. Αυτός ο αριθμός αναφέρεται στην κεφαλίδα του επιπέδου προσαρμογής, η οποία καταλαμβάνει ένα ή δύο byte στο πεδίο δεδομένων (δηλ. ένα πεδίο 48 bit).
Το πεδίο "έλεγχος κεφαλίδας" περιέχει τον κωδικό Hammingκαι, εκτός από τις λειτουργίες παρακολούθησης και διόρθωσης σφαλμάτων στην κεφαλίδα κυψέλης, χρησιμεύει για την οριοθέτηση κυψελών ATM κατά τον διαχωρισμό τους από τη ροή δεδομένων που μεταδίδεται μέσω καναλιών SDH. Το όριο καθορίζεται συγκρίνοντας τον κώδικα Hamming που υπολογίζεται για κάθε επόμενη ακολουθία 5 byte με τα περιεχόμενα του τελευταίου από αυτά τα 5 byte (ένα θετικό αποτέλεσμα της σύγκρισης σημαίνει ότι αυτή η ακολουθία είναι η κεφαλίδα).
Το πεδίο "έλεγχος" προορίζεται να υποδεικνύει υπερφορτώσεις, αποτυχίες κόμβων και τη σημασία των κελιών (ασήμαντα μπορούν να απορριφθούν κατά τη διάρκεια υπερφορτώσεων). Τα σήματα ελέγχου μεταδίδονται συνήθως προς την αντίθετη κατεύθυνση κατά μήκος της ίδιας διαδρομής σε συγκεκριμένα διαστήματα.
Οι ρυθμοί μετάδοσης που εφαρμόζονται από συστήματα ATM επί του παρόντος (2003) καλύπτουν το εύρος από 64 Kbit/s έως 40 Gbit/s και, κατά κανόνα, αντιστοιχούν στο εύρος n×64 Kbit/s: 1,5/2, 6/8 , 13, 26, 32, 34/45, 52, 98, 100, 140, 155, 622 Mbit/s, 2,5, 10 και 40 Gbit/s.
Το τρίτο επίπεδο - φυσικό - χρησιμοποιείται για τη μετατροπή δεδομένων σε ηλεκτρικά ή οπτικά σήματα. Όπως σημειώθηκε παραπάνω, το μέσο για το ATM είναι συχνά τα κανάλια τεχνολογίας SDHή SONET, είναι δυνατή η χρήση τεχνολογιών PDH. Εάν το δίκτυο δεν μπορεί να παρέχει το απαιτούμενο εύρος ζώνης, η σύνδεση απορρίπτεται. Όταν υπερφορτώνονται, ορισμένα από τα μεταδιδόμενα κελιά απορρίπτονται με την κατάλληλη ειδοποίηση στον χρήστη. Η απώλεια κελιών προκαλεί την ανάγκη αναμετάδοσης όλων των κελιών σε ένα τμήμα (στο AAL5) επειδή ολόκληρο το μήνυμα (σε αυτήν την περίπτωση, το τμήμα) ελέγχεται για την ορθότητα της μετάδοσης. Η χρήση ειδικών αλγορίθμων καθιστά δυνατή τη σημαντική μείωση του αριθμού των αναμεταδιδόμενων κυττάρων.
Η ποιότητα μετάδοσης χαρακτηρίζεται από παραμέτρους όπως η απόδοση, το ποσοστό των χαμένων κυψελών, η καθυστέρηση μετάδοσης κυψέλης και οι παραλλαγές της. Η παραγγελία των υπηρεσιών πραγματοποιείται κατά τη διαδικασία εγκατάστασης της σύνδεσης. Για τη διατήρηση του παραγγελθέντος επιπέδου υπηρεσιών στα δίκτυα ATM υπάρχουν ειδικές υπηρεσίες, υλοποιείται σε λογισμικό μεταγωγής. Μαζί με συνδέσεις που δεν απαιτούν συγκεκριμένη ποιότητα μετάδοσης, χρησιμοποιούνται συνδέσεις με τα ακόλουθα επίπεδα υπηρεσιών:
- υποστήριξη για σταθερή ταχύτητα υπό καθορισμένους περιορισμούς στη μέγιστη ταχύτητα, καθυστέρηση και ποσοστό χαμένων κυψελών.
- Υποστήριξη μεταβλητής ταχύτητας με περιορισμούς στη μέση ταχύτητα και το μέγιστο μέγεθος ριπής ταχύτητας, συμπεριλαμβανομένης της υποστήριξης για απαιτήσεις συγχρονισμού για ροές από τον πομπό και τον δέκτη.
- παροχή μεταβλητής ταχύτητας με ελάχιστο όριο ταχύτητας χωρίς να απαιτείται συγχρονισμός των ροών από τον πομπό και τον δέκτη.
Εάν το δίκτυο ATM υπερφορτωθεί, τότε για να αποφευχθεί η απώλεια πληροφοριών και σε αντίθεση με την εναλλαγή κυκλώματοςΕίναι δυνατή η αποθήκευση δεδομένων στην προσωρινή μνήμη για την εξισορρόπηση του φορτίου του καναλιού. Η ρύθμιση φορτίου (έλεγχος ροής) πραγματοποιείται με περιοδική συμπερίληψη (συνήθως κάθε 32 καρέ) μιας κυψέλης RM στη ροή πληροφοριών. Σε αυτό το κελί, ο τερματικός κόμβος και/ή οι ενδιάμεσοι διακόπτες μπορούν να εισάγουν τιμές bit ελέγχου που υποδεικνύουν υπερφόρτωση ή υποφόρτωση συνδέσμου. Το κελί RM από τον τερματικό κόμβο μεταδίδεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από την πηγή μηνύματος, η οποία μπορεί να αλλάξει τον τρόπο μετάδοσης ανάλογα. Συγκεκριμένα, εφαρμόζεται ο τρόπος κατάληψης όλων των ελεύθερων πόρων κατά την υπερφόρτωση. Έτσι, συμβαίνει μια δυναμική ανακατανομή του φορτίου.
Τεχνολογία ATM
Τεχνολογία λειτουργία ασύγχρονης μεταφοράς (ATM) έχει σχεδιαστεί ως μια ενιαία καθολική μεταφορά για μια νέα γενιά δικτύων ολοκληρωμένων υπηρεσιών που ονομάζονται ευρυζωνικά δίκτυα ISDN (Broadband-ISDN, B-ISDN).
Σύμφωνα με τα σχέδια των προγραμματιστών, η ομοιομορφία που παρέχεται από το ATM θα συνίσταται στο γεγονός ότι μία τεχνολογία μεταφοράς θα είναι σε θέση να παρέχει πολλές από τις δυνατότητες που αναφέρονται παρακάτω.
Μετάδοση εντός ενός συστήματος μεταφοράς κίνησης υπολογιστών και πολυμέσων (φωνή, βίντεο) που είναι ευαίσθητη σε καθυστερήσεις και για κάθε τύπο κίνησης η ποιότητα της υπηρεσίας θα ανταποκρίνεται στις ανάγκες του.
Ιεραρχία ρυθμών μεταφοράς δεδομένων, από δεκάδες megabit έως πολλά gaga-bits ανά δευτερόλεπτο με εγγυημένη απόδοση για εφαρμογές κρίσιμες για την αποστολή.
Κοινά πρωτόκολλα μεταφοράς για τοπικά και παγκόσμια δίκτυα.
Διατήρηση της υπάρχουσας υποδομής φυσικών καναλιών ή φυσικών πρωτοκόλλων: T1/E1, TZ/EZ, SDH STM-n, FDDI.
Αλληλεπίδραση με παλαιού τύπου πρωτόκολλα τοπικών και παγκόσμιων δικτύων: IP, SNA, Ethernet, ISDN.
Η τεχνολογία ATM συνδυάζει τις προσεγγίσεις δύο τεχνολογιών- μεταγωγή πακέτων και μεταγωγή κυκλώματος.
Από την πρώτη, υιοθέτησε τη μετάδοση δεδομένων με τη μορφή διευθυνσιοδοτούμενων πακέτων και από τη δεύτερη, τη χρήση πακέτων μικρόσταθερό μέγεθος, με αποτέλεσμα πιο προβλέψιμο λανθάνοντα χρόνο δικτύου. Χρησιμοποιώντας την τεχνική εικονικού καναλιού, την προπαραγγελία των παραμέτρων ποιότητας υπηρεσίας καναλιού και την προτεραιότητα εξυπηρέτησης εικονικών καναλιών με διαφορετική ποιότητα υπηρεσίας, είναι δυνατό να επιτευχθεί μετάδοση σε ένα δίκτυο ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙκυκλοφορία χωρίς διακρίσεις. Αν και τα δίκτυα ISDN σχεδιάστηκαν επίσης να μεταφέρουν διάφοροι τύποικυκλοφορίας εντός ενός δικτύου, η φωνητική κίνηση ήταν σαφώς υψηλότερη προτεραιότητα για τους προγραμματιστές.
Η προσέγγιση που εφαρμόζεται στην τεχνολογία ATM συνίσταται στη μετάδοση κάθε είδους κίνησης - υπολογιστή, τηλεφώνου ή βίντεο - σε σταθερά και πολύ μικρά πακέτα μήκος σε 53 bytes. Τα πακέτα ATM ονομάζονται κύτταρα. Το πεδίο δεδομένων κελιού είναι 48 byte και η κεφαλίδα είναι 5 byte.
Για να διασφαλιστεί ότι τα πακέτα περιέχουν τη διεύθυνση του κόμβου προορισμού και ταυτόχρονα το ποσοστό των πληροφοριών υπηρεσίας δεν υπερβαίνει το μέγεθος του πεδίου δεδομένων του πακέτου, η τεχνολογία ATM χρησιμοποιεί μια τυπική τεχνική για παγκόσμια δίκτυα υπολογιστών - μετάδοση κυψέλης σύμφωνα με η τεχνική εικονικού καναλιού με μήκος αριθμού εικονικού καναλιού 24 bit, το οποίο είναι αρκετά αρκετό για να εξυπηρετήσει μεγάλο αριθμό εικονικών συνδέσεων με κάθε θύρα μεταγωγής ενός παγκόσμιου (ίσως παγκοσμίως) δικτύου ATM.
Η τεχνολογία ATM αναπτύχθηκε από την αρχή ως τεχνολογία ικανή να εξυπηρετήσει όλους τους τύπους κυκλοφορίαςσύμφωνα με τις απαιτήσεις τους.
Αυτές περιλαμβάνουν τη μετάδοση φαξ, τη διανομή τηλεοπτικών εικόνων, το φωνητικό ταχυδρομείο, το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο και διάφορες διαδραστικές υπηρεσίες, όπως τηλεδιάσκεψη. Οι υψηλές ταχύτητες τεχνολογίας ATM δημιουργούν πολύ περισσότερες δυνατότητες για υπηρεσίες κορυφαίο επίπεδο, το οποίο δεν μπορούσε να υλοποιηθεί από δίκτυα ISDN - για παράδειγμα, για τη μετάδοση μιας έγχρωμης τηλεοπτικής εικόνας, απαιτείται εύρος ζώνης περίπου 30 Mbit/s. Η τεχνολογία ISDN δεν μπορεί να υποστηρίξει τέτοια ταχύτητα, αλλά για τα ΑΤΜ δεν δημιουργεί μεγάλο πρόβλημα.
Βασικές αρχές τεχνολογίας ATM
Το δίκτυο ATM έχει την κλασική δομή ενός μεγάλου εδαφικού δικτύου - οι τερματικοί σταθμοί συνδέονται με μεμονωμένα κανάλια με μεταγωγείς χαμηλότερου επιπέδου, οι οποίοι με τη σειρά τους συνδέονται με διακόπτες υψηλότερου επιπέδου. Οι διακόπτες ATM χρησιμοποιούν διευθύνσεις τελικού κόμβου 20 byte για τη δρομολόγηση της κυκλοφορίας με βάση την τεχνολογία εικονικών κυκλωμάτων. Για ιδιωτικά δίκτυα ATM, ορίζεται το πρωτόκολλο δρομολόγησης PNNI (Private NNI), με το οποίο οι μεταγωγείς μπορούν να δημιουργούν αυτόματα πίνακες δρομολόγησης. Σε δημόσια δίκτυα ATM, οι πίνακες δρομολόγησης μπορούν να δημιουργηθούν χειροκίνητα από τους διαχειριστές, όπως στα δίκτυα X.25, ή μπορούν να υποστηριχθούν από το πρωτόκολλο PNNI.
Η εναλλαγή πακέτων πραγματοποιείται με βάση το Virtual Channel Identifier (VCI), το οποίο εκχωρείται στη σύνδεση όταν δημιουργηθεί και καταστρέφεται όταν η σύνδεση τερματίζεται. Η διεύθυνση του τερματικού κόμβου ATM, βάσει του οποίου τοποθετείται το εικονικό κανάλι, έχει μια ιεραρχική δομή, παρόμοια με τον αριθμόστο τηλεφωνικό δίκτυο και χρησιμοποιεί προθέματα που αντιστοιχούν σε κωδικούς χωρών, κωδικούς πόλεων, δίκτυα παρόχων υπηρεσιών κ.λπ., γεγονός που απλοποιεί τη δρομολόγηση των αιτημάτων σύνδεσης, όπως με τη χρήση συγκεντρωτικών διευθύνσεων IP σύμφωνα με την τεχνική CIDR.
Οι εικονικές συνδέσεις μπορεί να είναι μόνιμες (μόνιμο εικονικό κύκλωμα, PVC) ή μεταγωγή (Switched Virtual Circuit, SVC). Για την επιτάχυνση της εναλλαγής σε μεγάλα δίκτυα, χρησιμοποιείται η έννοια της εικονικής διαδρομής - Virtual Path, η οποία συνδυάζει εικονικά κανάλια που έχουν κοινή διαδρομή στο δίκτυο ATM μεταξύ των κόμβων πηγής και προορισμού ή ένα κοινό μέρος της διαδρομής μεταξύ δύο δικτύων διακόπτες. Το Virtual Path Identifier (VPI) είναι το υψηλό μέρος της τοπικής διεύθυνσης και είναι ένα κοινό πρόθεμα για έναν αριθμό διαφορετικών εικονικών κυκλωμάτων. Έτσι, η ιδέα της συνάθροισης διευθύνσεων στην τεχνολογία ATM εφαρμόζεται σε δύο επίπεδα - στο επίπεδο των διευθύνσεων τελικού κόμβου (λειτουργεί στο στάδιο της δημιουργίας ενός εικονικού καναλιού) και στο επίπεδο των αριθμών εικονικών καναλιών (λειτουργεί κατά τη μετάδοση δεδομένων μέσω ένα υπάρχον εικονικό κανάλι).
Οι συνδέσεις μεταξύ ενός τερματικού σταθμού ATM και ενός διακόπτη χαμηλότερου επιπέδου ορίζονται από το πρότυπο UNI (User Network Interface). Η προδιαγραφή UNI ορίζει τη δομή πακέτων, τη διευθυνσιοδότηση σταθμού, την ανταλλαγή πληροφοριών ελέγχου, τα επίπεδα πρωτοκόλλου ATM, τις μεθόδους εγκατάστασης εικονικών κυκλωμάτων και τις μεθόδους ελέγχου της κυκλοφορίας. Η επί του παρόντος αποδεκτή έκδοση είναι η UNI 4.0, αλλά η πιο κοινή έκδοση που υποστηρίζεται από OEM είναι η UNI 3.1.
Το πρότυπο ATM δεν εισάγει τις δικές του προδιαγραφές για την υλοποίηση του φυσικού επιπέδου. Εδώ βασίζεται στην τεχνολογία SDH/SONET, υιοθετώντας την ιεραρχία ταχύτητας. Σύμφωνα με αυτό, η αρχική ταχύτητα πρόσβασης ενός χρήστη δικτύου είναι η ταχύτητα OS-3 των 155 Mbit/s. Ο οργανισμός ATM Forum δεν έχει ορίσει όλες τις ιεραρχίες ταχύτητας SDH για το ATM, αλλά μόνο τις ταχύτητες OC-3 και OC-12 (622 Mbit/s). Με ταχύτητα 155 Mbps, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε όχι μόνο καλώδιο οπτικών ινών, αλλά και μη θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος Κατηγορίας 5. Σε ταχύτητα 622 Mbps, επιτρέπεται μόνο καλώδιο οπτικών ινών, τόσο SMF όσο και MMF.
Υπάρχουν άλλες φυσικές διεπαφές σε δίκτυα ATM εκτός από το SDH/SONET. Αυτές περιλαμβάνουν τις διεπαφές T1/E1 και TZ/EZ, κοινές παγκόσμια δίκτυα, και διεπαφές LAN - μια διεπαφή 100 Mbps με κωδικοποίηση 4V/5V (FDDI) και μια διεπαφή 25 Mbps που προτείνεται από την IBM και έχει εγκριθεί από το φόρουμ ATM. Επιπλέον, για ταχύτητα 155,52 Mbit/s, ορίζεται το λεγόμενο φυσικό επίπεδο «βασισμένο σε κυψέλες», δηλαδή ένα επίπεδο που βασίζεται σε κελιά και όχι σε πλαίσια SDH/SONET. Αυτή η επιλογή φυσικού επιπέδου δεν χρησιμοποιεί πλαίσια SDH/SONET, αλλά στέλνει κελιά μορφής ATM απευθείας μέσω του καναλιού επικοινωνίας, γεγονός που μειώνει την επιβάρυνση των δεδομένων υπηρεσίας, αλλά περιπλέκει κάπως το έργο του συγχρονισμού του δέκτη με τον πομπό σε επίπεδο κυψέλης.
Όλα τα παραπάνω χαρακτηριστικά της τεχνολογίας ATM δεν υποδεικνύουν ότι πρόκειται για κάποιο είδος «ειδικής» τεχνολογίας, αλλά μάλλον την αντιπροσωπεύουν ως μια τυπική τεχνολογία δικτύου ευρείας περιοχής που βασίζεται στην τεχνολογία εικονικών κυκλωμάτων. Τα χαρακτηριστικά της τεχνολογίας ATM βρίσκονται στον τομέα της υψηλής ποιότητας υπηρεσίας για ετερογενή κίνηση και εξηγούνται από την επιθυμία να λυθεί το πρόβλημα του συνδυασμού της κίνησης υπολογιστών και πολυμέσων στα ίδια κανάλια επικοινωνίας και στον ίδιο εξοπλισμό επικοινωνίας με τέτοιο τρόπο ότι κάθε τύπος κίνησης λαμβάνει το απαιτούμενο επίπεδο εξυπηρέτησης και δεν θεωρείται «ελάσσονος σημασίας».
Η κίνηση των δικτύων υπολογιστών είναι σαφώς ασύγχρονη και παλλόμενη. Ο υπολογιστής στέλνει πακέτα στο δίκτυο σε τυχαίους χρόνους, εφόσον παραστεί ανάγκη. Ταυτόχρονα, η ένταση της αποστολής πακέτων στο δίκτυο και το μέγεθός τους μπορεί να ποικίλλει εντός ευρέων ορίων - για παράδειγμα, ο συντελεστής κυματισμού κυκλοφορίας (ο λόγος της μέγιστης στιγμιαίας έντασης κίνησης προς τη μέση έντασή της) για πρωτόκολλα χωρίς σύνδεση μπορεί να φτάσει έως 200, και για πρωτόκολλα που βασίζονται σε σύνδεση - έως 20. Η ευαισθησία της κίνησης του υπολογιστή στην απώλεια δεδομένων είναι υψηλή, καθώς τα χαμένα δεδομένα δεν μπορούν να αποφευχθούν και πρέπει να αποκατασταθούν μέσω αναμετάδοσης.
Η κίνηση πολυμέσων, όπως η φωνή ή η εικόνα, χαρακτηρίζεται από χαμηλό παράγοντα κυματισμού, υψηλή ευαισθησία στις καθυστερήσεις μετάδοσης δεδομένων (που επηρεάζει την ποιότητα του αναπαραγόμενου συνεχούς σήματος) και χαμηλή ευαισθησία σε απώλειες δεδομένων (λόγω της αδράνειας των φυσικών διεργασιών, της απώλειας μεμονωμένες μετρήσεις φωνής ή καρέ εικόνας μπορούν να αντισταθμιστούν με εξομάλυνση με βάση προηγούμενες και επόμενες τιμές).
Η δυνατότητα συνδυασμού αυτών των δύο τύπων κίνησης επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από το μέγεθος των πακέτων υπολογιστή. Εάν το μέγεθος του πακέτου μπορεί να ποικίλλει σε μεγάλο εύρος (για παράδειγμα, από 29 έως 4500 byte, όπως στην τεχνολογία FDDI), τότε ακόμη και αν τα πακέτα φωνής έχουν την υψηλότερη προτεραιότητα εξυπηρέτησης στους μεταγωγείς, η καθυστέρηση ενός πακέτου υπολογιστή μπορεί να είναι απαράδεκτη υψηλός. Για παράδειγμα, ένα πακέτο 4500 byte θα μεταδοθεί στη θύρα εξόδου με ταχύτητα 2 Mbit/s (η μέγιστη ταχύτητα της θύρας διακόπτη ρελέ πλαισίου) 18 ms. Όταν συνδυάζετε κίνηση κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, είναι απαραίτητο να μεταδώσετε 144 μετρήσεις φωνής μέσω της ίδιας θύρας. Δεν είναι επιθυμητό να διακοπεί η μετάδοση ενός πακέτου στα δίκτυα, καθώς με την κατανεμημένη φύση του δικτύου, η επιβάρυνση της ειδοποίησης ενός γειτονικού μεταγωγέα για τη διακοπή του πακέτου και στη συνέχεια η επανέναρξη της μετάδοσης του πακέτου από το σημείο που έχει διακοπεί, είναι Πολύ μεγάλο.
Το μέγεθος της κυψέλης ATM είναι το αποτέλεσμα ενός συμβιβασμού μεταξύ τηλεφωνητών και επιστημόνων υπολογιστών - ο πρώτος επέμενε σε μέγεθος πεδίου δεδομένων 32 byte και ο δεύτερος - 64 byte.
Όσο μικρότερο είναι το πακέτο, τόσο πιο εύκολο είναι να προσομοιωθούν οι υπηρεσίες καναλιών σταθερού ρυθμού bit που είναι τυπικά των τηλεφωνικών δικτύων. Είναι σαφές ότι εάν εγκαταλείψουμε στενά συγχρονισμένες χρονοθυρίδες για κάθε κανάλι, θα είναι αδύνατο να επιτευχθεί τέλειος συγχρονισμός, αλλά όσο μικρότερο είναι το μέγεθος του πακέτου, τόσο πιο εύκολο είναι να επιτευχθεί αυτό.
Για ένα πακέτο 53 byte με ταχύτητα 155 Mbit/s, ο χρόνος μετάδοσης πλαισίου στη θύρα εξόδου είναι μικρότερος από 3 μs. Επομένως, αυτή η καθυστέρηση δεν είναι πολύ σημαντική για την κίνηση της οποίας τα πακέτα πρέπει να μεταδίδονται κάθε 125 μs.
Ωστόσο, η επιλογή του μεγέθους της κυψέλης επηρεάστηκε περισσότερο όχι από τον λανθάνοντα χρόνο μετάδοσης της κυψέλης, αλλά από την καθυστέρηση πακετοποίησης. Καθυστέρηση πακετοποίησης- αυτός είναι ο χρόνος κατά τον οποίο η πρώτη μέτρηση φωνής περιμένει τη στιγμή που τελικά το πακέτο σχηματιστεί και αποσταλεί μέσω του δικτύου. Με μέγεθος πεδίου δεδομένων 48 byte, μια κυψέλη ATM συνήθως μεταφέρει 48 δείγματα φωνής, τα οποία λαμβάνονται σε διαστήματα 125 μs. Επομένως, το πρώτο δείγμα πρέπει να περιμένει περίπου 6 ms πριν σταλεί το κελί μέσω του δικτύου. Αυτός είναι ο λόγος που οι τηλεφωνητές πάλεψαν για να μειώσουν το μέγεθος της κυψέλης, καθώς τα 6 ms είναι μια καθυστέρηση κοντά στο όριο πέρα από το οποίο ξεκινούν τα προβλήματα ποιότητας φωνής. Επιλέγοντας μέγεθος κελιού 32 byte, η καθυστέρηση πακετοποίησης θα είναι 4 ms, κάτι που θα εγγυάται καλύτερη ποιότητα μετάδοσης φωνής. Και η επιθυμία των ειδικών υπολογιστών να αυξήσουν το πεδίο δεδομένων στα 64 byte είναι αρκετά κατανοητή - αυτό αυξάνει τον χρήσιμο ρυθμό μεταφοράς δεδομένων. Ο πλεονασμός των γενικών δεδομένων όταν χρησιμοποιείται ένα πεδίο δεδομένων 48 byte είναι 10%, και όταν χρησιμοποιείται ένα πεδίο δεδομένων 32 byte αυξάνεται αμέσως στο 16%.
Η επιλογή μιας μικρής κυψέλης σταθερού μεγέθους για μετάδοση δεδομένων οποιουδήποτε τύπου δεν λύνει το πρόβλημα του συνδυασμού ετερογενούς κίνησης σε ένα δίκτυο, αλλά δημιουργεί μόνο τις προϋποθέσεις για την επίλυσή του. Για την πλήρη επίλυση αυτού του προβλήματος, η τεχνολογία ATM προσελκύει και αναπτύσσει ιδέες παραγγελία εύρους ζώνηςΚαι ποιότητα εξυπηρέτησης, υλοποιείται σε τεχνολογία frame relay. Αλλά αν το δίκτυο αναμετάδοσης πλαισίου αρχικά προοριζόταν να μεταδίδει μόνο εκρηκτική κίνηση υπολογιστών (γι' αυτό είναι τόσο δύσκολο για τα δίκτυα αναμετάδοσης πλαισίου να τυποποιήσουν τη μετάδοση φωνής), τότε οι προγραμματιστές της τεχνολογίας ATM ανέλυσαν κάθε είδους μοτίβα κίνησης που δημιουργήθηκαν από διάφορες εφαρμογές και εντόπισε 4 κύριες κατηγορίες κίνησης, για τις οποίες έχουν αναπτυχθεί διάφοροι μηχανισμοί δέσμευσης και διατήρησης της απαιτούμενης ποιότητας εξυπηρέτησης.
Η κλάση κυκλοφορίας (ονομάζεται επίσης κλάση υπηρεσιών) χαρακτηρίζει ποιοτικά τις απαιτούμενες υπηρεσίες μετάδοσης δεδομένων μέσω του δικτύου ΑΤΜ. Εάν η εφαρμογή υποδείξει στο δίκτυο ότι, για παράδειγμα, απαιτείται μετάδοση φωνητικής κίνησης, τότε γίνεται σαφές ότι τέτοιοι δείκτες ποιότητας υπηρεσιών όπως καθυστερήσεις και διακυμάνσεις στις καθυστερήσεις κυψέλης θα είναι ιδιαίτερα σημαντικοί για τον χρήστη, οι οποίοι επηρεάζουν σημαντικά την ποιότητα της μεταδιδόμενης πληροφορίας - φωνής ή εικόνας, και η απώλεια ενός κυττάρου με πολλές μετρήσεις δεν είναι τόσο σημαντική, αφού, για παράδειγμα, μια συσκευή αναπαραγωγής φωνής μπορεί να προσεγγίσει τις μετρήσεις που λείπουν και η ποιότητα δεν θα υποφέρει πάρα πολύ. Οι απαιτήσεις για το συγχρονισμό των μεταδιδόμενων δεδομένων είναι πολύ σημαντικές για πολλές εφαρμογές - όχι μόνο φωνή, αλλά και βίντεο, και η παρουσία αυτών των απαιτήσεων έγινε το πρώτο κριτήριο για τη διαίρεση της κυκλοφορίας σε κλάσεις.
Μια άλλη σημαντική παράμετρος κυκλοφορίας που επηρεάζει σημαντικά τον τρόπο μετάδοσης της μέσω του δικτύου είναι το μέγεθος των κυματισμών της. Οι προγραμματιστές της τεχνολογίας ATM αποφάσισαν να επισημάνουν δύο διάφοροι τύποικίνηση σε σχέση με αυτήν την παράμετρο - κίνηση με σταθερό ρυθμό μετάδοσης bit (Constant Bit Rate, CBR) και κίνηση με μεταβλητό ρυθμό bit (Variable Bit Rate, VBR).
Η επισκεψιμότητα που παράγεται από εφαρμογές που χρησιμοποιούν πρωτόκολλα που βασίζονται σε σύνδεση και χωρίς σύνδεση για ανταλλαγή μηνυμάτων ταξινομήθηκε σε διαφορετικές κατηγορίες. Στην πρώτη περίπτωση, τα δεδομένα μεταδίδονται από την ίδια την εφαρμογή αρκετά αξιόπιστα, όπως συνήθως κάνουν τα πρωτόκολλα προσανατολισμένα στη σύνδεση, επομένως δεν απαιτείται υψηλή αξιοπιστία μετάδοσης από το δίκτυο ATM. Και στη δεύτερη περίπτωση, η εφαρμογή λειτουργεί χωρίς τη δημιουργία σύνδεσης και δεν αποκαθιστά χαμένα και κατεστραμμένα δεδομένα, γεγονός που δημιουργεί αυξημένες απαιτήσεις για την αξιοπιστία της μετάδοσης κυψέλης μέσω του δικτύου ATM.
Ως αποτέλεσμα, εντοπίστηκαν πέντε κατηγορίες κυκλοφορίας, οι οποίες διαφέρουν ως προς τα ακόλουθα ποιοτικά χαρακτηριστικά:
η παρουσία ή η απουσία παλμών κυκλοφορίας, δηλαδή κυκλοφορίας CBR ή VBR.
απαίτηση για συγχρονισμό δεδομένων μεταξύ των μερών αποστολής και λήψης·
ο τύπος του πρωτοκόλλου που μεταδίδει τα δεδομένα του μέσω του δικτύου ATM - με σύνδεση ή χωρίς σύνδεση (μόνο για την περίπτωση μετάδοσης δεδομένων υπολογιστή).
Είναι προφανές ότι μόνο τα ποιοτικά χαρακτηριστικά που καθορίζονται από την κατηγορία κυκλοφορίας δεν αρκούν για να περιγράψουν τις απαιτούμενες υπηρεσίες. Στην τεχνολογία ATM, για κάθε κατηγορία κίνησης, ορίζεται ένα σύνολο ποσοτικών παραμέτρων που πρέπει να ορίσει η εφαρμογή. Για παράδειγμα, για επισκεψιμότητα κατηγορίας Α, πρέπει να καθορίσετε μια σταθερή ταχύτητα με την οποία η εφαρμογή θα στέλνει δεδομένα στο δίκτυο και για κίνηση κατηγορίας Β, πρέπει να καθορίσετε τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα, τη μέση ταχύτητα και τον μέγιστο δυνατό καρδιακό παλμό. Για τη φωνητική κίνηση, όχι μόνο μπορεί να τονιστεί η σημασία του συγχρονισμού μεταξύ πομπού και δέκτη, αλλά επίσης μπορούν να ποσοτικοποιηθούν τα ανώτερα όρια καθυστέρησης και οι διακυμάνσεις καθυστέρησης κυψέλης.
Η τεχνολογία ATM υποστηρίζει το ακόλουθο σύνολο βασικών ποσοτικών παραμέτρων:
Peak Cell Rate (PCR) - μέγιστος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων.
Παρατεταμένος ρυθμός κυψελών (SCR) - μέσος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων.
Minimum Cell Rate (MCR) - ελάχιστος ρυθμός μεταφοράς δεδομένων.
Μέγιστο μέγεθος ριπής (MBS) - μέγιστο μέγεθος κυματισμού.
Αναλογία απώλειας κυττάρων (CLR) - το ποσοστό των χαμένων κυττάρων.
Καθυστέρηση μεταφοράς κυττάρων (CTD) - Καθυστέρηση μεταφοράς κυττάρων.
Παραλλαγή καθυστέρησης κυψέλης (CDV) - παραλλαγή καθυστέρησης κυψέλης.
Οι παράμετροι ταχύτητας μετρώνται σε κελιά ανά δευτερόλεπτο, το μέγιστο μέγεθος κυματισμού μετράται σε κελιά και οι παράμετροι χρονισμού μετρώνται σε δευτερόλεπτα. Μέγιστο μέγεθοςΤο Ripple καθορίζει τον αριθμό των κυττάρων που μπορεί να μεταδώσει η εφαρμογή με τον μέγιστο ρυθμό PCR, εάν έχει καθοριστεί ο μέσος ρυθμός. Το κλάσμα χαμένων κελιών είναι ο λόγος των χαμένων κελιών προς τον συνολικό αριθμό κελιών που αποστέλλονται μέσω μιας δεδομένης εικονικής σύνδεσης. Δεδομένου ότι οι εικονικές συνδέσεις είναι διπλής όψης, μπορούν να καθοριστούν διαφορετικές τιμές παραμέτρων για κάθε κατεύθυνση σύνδεσης.
Η τεχνολογία ATM έχει υιοθετήσει μια όχι εντελώς παραδοσιακή προσέγγιση στην ερμηνεία του όρου «ποιότητα υπηρεσίας» - QoS. Συνήθως, η ποιότητα της υπηρεσίας κυκλοφορίας χαρακτηρίζεται από παραμέτρους διεκπεραιώσεως (εδώ είναι RCR, SCR, MCR, MBS), παράμετροι καθυστέρησης πακέτων (CTD και CDV) και παράμετροι αξιοπιστίας μετάδοσης πακέτων (CLR). Στο ATM, ονομάζονται τα χαρακτηριστικά διεκπεραίωσης παραμέτρους κυκλοφορίαςκαι μην τα συμπεριλάβετε στις ποιοτικές παραμέτρους Υπηρεσίες QoS, αν και ουσιαστικά είναι. Οι μόνες παράμετροι QoS στο ATM είναι οι παράμετροι CTD, CDV και CLR. Το δίκτυο προσπαθεί να παρέχει τέτοιο επίπεδο υπηρεσίας ώστε να διατηρούνται οι απαιτούμενες τιμές των παραμέτρων κυκλοφορίας, οι καθυστερήσεις κελιών και η αναλογία των χαμένων κελιών.
Η συμφωνία μεταξύ της εφαρμογής και του δικτύου ATM ονομάζεται σύμβαση κυκλοφορίας. Η κύρια διαφορά του από τις συμφωνίες που χρησιμοποιούνται στα δίκτυα αναμετάδοσης πλαισίου είναι η επιλογή μιας από πολλές συγκεκριμένες κατηγορίες κυκλοφορίας, για τις οποίες, μαζί με τις παραμέτρους διεκπεραιώσεως κυκλοφορίας, μπορούν να καθοριστούν παράμετροι καθυστέρησης κυψέλης, καθώς και μια παράμετρος αξιοπιστίας παράδοσης κυψέλης. Σε ένα δίκτυο αναμετάδοσης πλαισίου, υπάρχει μία κατηγορία κυκλοφορίας και χαρακτηρίζεται μόνο από παραμέτρους διεκπεραιωσιμότητας.
Πρέπει να τονιστεί ότι ο καθορισμός μόνο παραμέτρων κυκλοφορίας (μαζί με τις παραμέτρους QoS) συχνά δεν χαρακτηρίζει πλήρως την απαιτούμενη υπηρεσία, επομένως ο καθορισμός της κατηγορίας κυκλοφορίας είναι χρήσιμος για την αποσαφήνιση της απαιτούμενης φύσης της υπηρεσίας αυτής της σύνδεσηςδίκτυο.
Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι ιδιαιτερότητες της εφαρμογής είναι τέτοιες που το πρόγραμμά της δεν μπορεί να ταξινομηθεί σε μία από τις τέσσερις τυπικές κατηγορίες. Επομένως, για αυτήν την περίπτωση, έχει εισαχθεί μια άλλη κλάση Χ, η οποία δεν έχει πρόσθετες περιγραφές, αλλά καθορίζεται πλήρως από τις ποσοτικές παραμέτρους κίνησης και QoS που καθορίζονται στο συμβόλαιο κυκλοφορίας.
Εάν η διατήρηση των παραμέτρων εύρους ζώνης και QoS δεν είναι κρίσιμη για μια εφαρμογή, μπορεί να αρνηθεί να ορίσει αυτές τις παραμέτρους καθορίζοντας το χαρακτηριστικό "Best Effort" στο αίτημα σύνδεσης. Αυτός ο τύπος κίνησης ονομάζεται κίνηση με απροσδιόριστο ρυθμό μετάδοσης bit - Unspecified Bit Rate, UBR.
Μετά τη σύναψη μιας σύμβασης κυκλοφορίας που σχετίζεται με μια συγκεκριμένη εικονική σύνδεση, διάφορα πρωτόκολλα και υπηρεσίες λειτουργούν στο δίκτυο ATM για να διασφαλιστεί η απαιτούμενη ποιότητα υπηρεσιών. Για την κίνηση UBR, το δίκτυο κατανέμει πόρους «ως διαθέσιμους», δηλαδή αυτούς που δεν χρησιμοποιούνται αυτήν τη στιγμή από εικονικές συνδέσεις που έχουν παραγγείλει συγκεκριμένες παραμέτρους ποιότητας υπηρεσίας.
Η τεχνολογία ATM αναπτύχθηκε αρχικά για να υποστηρίζει μόνιμα και μεταγωγικά εικονικά κυκλώματα (σε αντίθεση με την τεχνολογία frame relay, για πολύ καιρόδεν υποστηρίζει εικονικά κυκλώματα μεταγωγής). Η αυτόματη διαπραγμάτευση μιας σύμβασης κυκλοφορίας όταν δημιουργείται μια εικονική σύνδεση με μεταγωγή είναι μια πολύ δύσκολη εργασία, επειδή οι μεταγωγείς ATM πρέπει να καθορίσουν εάν μπορούν στη συνέχεια να μεταφέρουν την κίνηση αυτού του εικονικού κυκλώματος μαζί με την κίνηση άλλων εικονικών κυκλωμάτων με τέτοιο τρόπο ώστε η ποιότητα πληρούνται οι απαιτήσεις σέρβις κάθε κυκλώματος.
Στοίβα πρωτοκόλλου ATM
Η στοίβα πρωτοκόλλου ATM αντιστοιχεί στα κατώτερα επίπεδα του μοντέλου ISO/OSI επτά επιπέδων και περιλαμβάνει το επίπεδο προσαρμογής ATM, το ίδιο το επίπεδο ATM και το φυσικό επίπεδο. Δεν υπάρχει άμεση αντιστοιχία μεταξύ των επιπέδων πρωτοκόλλου τεχνολογίας ATM και των επιπέδων του μοντέλου OSI.
Επίπεδο προσαρμογής AAL
Το επίπεδο προσαρμογής (ATM Adaptation Layer, AAL) είναι ένα σύνολο πρωτοκόλλων AAL1-AAL5 που μετατρέπουν μηνύματα πρωτοκόλλου από τα ανώτερα επίπεδα του δικτύου ATM σε κελιά ATM της απαιτούμενης μορφής. Οι λειτουργίες αυτών των επιπέδων αντιστοιχούν σχεδόν κατά προσέγγιση στις λειτουργίες του επιπέδου μεταφοράς του μοντέλου OSI, για παράδειγμα, τις λειτουργίες των πρωτοκόλλων TCP ή UDP. Τα πρωτόκολλα AAL, κατά τη μετάδοση της κίνησης των χρηστών, λειτουργούν μόνο στους τερματικούς κόμβους του δικτύου, όπως τα πρωτόκολλα μεταφοράς των περισσότερων τεχνολογιών.
Κάθε πρωτόκολλο AAL χειρίζεται μια συγκεκριμένη κατηγορία κίνησης χρηστών. Στα αρχικά στάδια της τυποποίησης, κάθε κατηγορία κίνησης αντιστοιχούσε στο δικό της πρωτόκολλο AAL, το οποίο λάμβανε πακέτα από το πρωτόκολλο ανώτερου επιπέδου στον τελικό κόμβο και διέταξε τις απαραίτητες παραμέτρους κυκλοφορίας και την ποιότητα υπηρεσίας για ένα δεδομένο εικονικό κανάλι χρησιμοποιώντας το κατάλληλο πρωτόκολλο . Με την ανάπτυξη των προτύπων ATM, αυτή η αντιστοιχία ένας προς έναν μεταξύ των κατηγοριών κυκλοφορίας και των πρωτοκόλλων AAL έχει εξαφανιστεί και σήμερα είναι δυνατή η χρήση διαφορετικών πρωτοκόλλων AAL για την ίδια κατηγορία κυκλοφορίας.
Το επίπεδο προσαρμογής αποτελείται από πολλά υποεπίπεδα. Το κάτω υποστρώμα του AAL ονομάζεται υποστρώμα Segmentation And Reassembly (SAR). Αυτό το τμήμα δεν εξαρτάται από τον τύπο του πρωτοκόλλου AAL (και, κατά συνέπεια, από την κατηγορία της μεταδιδόμενης κίνησης) και είναι υπεύθυνο για τον διαχωρισμό (τμηματοποίηση) του μηνύματος που λαμβάνεται από το AAL ή το πρωτόκολλο ανώτερου επιπέδου σε κελιά ATM, παρέχοντάς τους το κατάλληλη κεφαλίδα και μετάδοση της στο επίπεδο ATM για αποστολή στο δίκτυο.
Το επάνω υποστρώμα του AAL ονομάζεται υποστρώμα σύγκλισης - Υποστρώμα Σύγκλισης, CS. Αυτό το υποστρώμα εξαρτάται από την κατηγορία κυκλοφορίας που μεταδίδεται. Το πρωτόκολλο υποστρώματος σύγκλισης επιλύει προβλήματα όπως, για παράδειγμα, διασφάλιση χρονικού συγχρονισμού μεταξύ των κόμβων αποστολής και λήψης (για κίνηση που απαιτεί τέτοιο συγχρονισμό), παρακολούθηση και πιθανή ανάκτηση σφαλμάτων bit στις πληροφορίες χρήστη, παρακολούθηση της ακεραιότητας του μεταδιδόμενου πακέτου πρωτοκόλλου υπολογιστή. Χ.25, καρέ ρελέ).
Τα πρωτόκολλα AAL χρησιμοποιούν γενικές πληροφορίες σε κεφαλίδες επιπέδου AAL για να κάνουν τη δουλειά τους. Μετά τη λήψη κελιών που φθάνουν μέσω της εικονικής σύνδεσης, το υποστρώμα SAR του πρωτοκόλλου AAL συλλέγει το αρχικό μήνυμα που στάλθηκε μέσω του δικτύου (το οποίο γενικά χωρίστηκε σε πολλά κελιά ATM) χρησιμοποιώντας κεφαλίδες AAL, οι οποίες είναι διαφανείς για διακόπτες ATM επειδή ταιριάζουν σε 48 -πεδίο δεδομένων κυψέλης bit, όπως αρμόζει σε πρωτόκολλο υψηλότερου επιπέδου. Μετά τη συναρμολόγηση του αρχικού μηνύματος, το πρωτόκολλο AAL ελέγχει τα πεδία εξυπηρέτησης της κεφαλίδας και του τρέιλερ του πλαισίου AAL και, με βάση αυτά, λαμβάνει μια απόφαση σχετικά με την ορθότητα των λαμβανόμενων πληροφοριών.
Κανένα από τα πρωτόκολλα AAL δεν ανακτά χαμένα ή κατεστραμμένα δεδομένα κατά τη μετάδοση δεδομένων χρήστη τελικού κόμβου. Το περισσότερο που κάνει το πρωτόκολλο AAL είναι να ειδοποιεί τον τερματικό κόμβο για ένα τέτοιο συμβάν. Αυτό έγινε για να επιταχυνθεί η λειτουργία των μεταγωγέων δικτύου ATM με την ελπίδα ότι οι περιπτώσεις απώλειας δεδομένων ή καταστροφής θα είναι σπάνιες. Η ανάκτηση χαμένων δεδομένων (ή η παράβλεψη αυτού του συμβάντος) προορίζεται για πρωτόκολλα ανώτερου επιπέδου που δεν περιλαμβάνονται στη στοίβα πρωτοκόλλων τεχνολογίας ATM.
Το AAL1 συνήθως διαχειρίζεται την κυκλοφορία σταθερού ρυθμού bit (CBR) κατηγορίας Α, η οποία είναι τυπική για το ψηφιακό βίντεο και την ψηφιακή ομιλία, για παράδειγμα, και είναι ευαίσθητη σε χρονικές καθυστερήσεις. Αυτή η κίνηση μεταδίδεται μέσω δικτύων ATM με τέτοιο τρόπο ώστε να γίνεται μίμηση κανονικών ψηφιακών μισθωμένων γραμμών. Η κεφαλίδα AAL1 καταλαμβάνει 1 ή 2 byte στο πεδίο δεδομένων μιας κυψέλης ATM, αφήνοντας 47 ή 46 byte για τη μετάδοση δεδομένων χρήστη, αντίστοιχα. Στην κεφαλίδα, εκχωρείται ένα byte για την αρίθμηση των κελιών, έτσι ώστε η πλευρά λήψης να μπορεί να κρίνει εάν όλα τα αποσταλμένα κελιά έχουν φτάσει σε αυτό ή όχι. Κατά την αποστολή φωνητικής κίνησης, η χρονική σήμανση κάθε δείγματος είναι γνωστή, καθώς διαδέχονται το ένα το άλλο με ένα διάστημα 125 μs, επομένως εάν χαθεί ένα κελί, η χρονική σήμανση των επόμενων byte κελιού μπορεί να προσαρμοστεί, μετατοπίζοντάς την κατά 125x46 μs . Η απώλεια μερικών byte μετρήσεων φωνής δεν είναι τόσο κακό, καθώς ο εξοπλισμός αναπαραγωγής στην πλευρά λήψης εξομαλύνει το σήμα. Οι στόχοι του πρωτοκόλλου AAL1 περιλαμβάνουν την εξομάλυνση της ανομοιομορφίας της άφιξης των κελιών δεδομένων στον κόμβο προορισμού.
Το AAL2 σχεδιάστηκε για να μεταφέρει κίνηση Κατηγορίας Β, αλλά καθώς εξελίσσονταν τα πρότυπα, αφαιρέθηκε από τη στοίβα πρωτοκόλλων ATM και σήμερα η κίνηση κατηγορίας Β μεταφέρεται χρησιμοποιώντας AAL1, AAL3/4 ή AAL5.
Το πρωτόκολλο AAL3/4 επεξεργάζεται τη ριπή κίνηση - που συνήθως βρίσκεται σε τοπικά δίκτυα - με μεταβλητό ρυθμό μετάδοσης bit (VBR). Αυτή η κίνηση υποβάλλεται σε επεξεργασία για να αποτραπεί η απώλεια κελιών, αλλά τα κελιά ενδέχεται να καθυστερήσουν λόγω του διακόπτη. Το πρωτόκολλο AAL3/4 εκτελεί μια πολύπλοκη διαδικασία ελέγχου σφαλμάτων κατά τη μετάδοση κελιών, αριθμώντας κάθε στοιχείο του αρχικού μηνύματος και παρέχοντας σε κάθε κελί ένα άθροισμα ελέγχου. Είναι αλήθεια ότι εάν τα κελιά παραμορφωθούν ή χαθούν, το επίπεδο δεν τα αποκαθιστά, αλλά απλώς απορρίπτει ολόκληρο το μήνυμα - δηλαδή όλα τα εναπομείναντα κελιά, αφού για την κυκλοφορία υπολογιστή ή τη συμπιεσμένη φωνή η απώλεια μέρους των δεδομένων είναι ένα μοιραίο σφάλμα. Το πρωτόκολλο AAL3/4 δημιουργήθηκε ως αποτέλεσμα της συγχώνευσης των πρωτοκόλλων AAL3 και AAL4, τα οποία παρείχαν υποστήριξη για κίνηση δικτύου υπολογιστών βασισμένη σε σύνδεση και χωρίς σύνδεση, αντίστοιχα. Ωστόσο, λόγω της εγγύτητας των μορφών κεφαλίδας υπηρεσίας και της λογικής λειτουργίας που χρησιμοποιήθηκε, τα πρωτόκολλα AAL3 και AAL4 στη συνέχεια συνδυάστηκαν.
Το πρωτόκολλο AAL5 είναι μια απλοποιημένη έκδοση του πρωτοκόλλου AAL4 και είναι ταχύτερο επειδή υπολογίζει το άθροισμα ελέγχου όχι για κάθε κελί μηνύματος, αλλά για ολόκληρο το αρχικό μήνυμα ως σύνολο και το τοποθετεί στο τελευταίο κελί του μηνύματος. Το πρωτόκολλο AAL5 αναπτύχθηκε αρχικά για τη μετάδοση δικτύων αναμετάδοσης πλαισίου, αλλά τώρα χρησιμοποιείται συχνότερα για τη μετάδοση οποιασδήποτε κίνησης υπολογιστή. Το πρωτόκολλο AAL5 μπορεί να υποστηρίξει διάφορες παραμέτρους ποιότητας υπηρεσίας, εκτός από αυτές που σχετίζονται με το συγχρονισμό της πλευράς αποστολής και λήψης. Επομένως, χρησιμοποιείται συνήθως για την υποστήριξη όλων των κατηγοριών κίνησης δεδομένων υπολογιστή, δηλαδή των κλάσεων C και D. Ορισμένοι κατασκευαστές εξοπλισμού χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο AAL5 για την εξυπηρέτηση της κυκλοφορίας CBR, αφήνοντας το έργο του συγχρονισμού της κυκλοφορίας στα πρωτόκολλα ανώτερου επιπέδου.
Το πρωτόκολλο AAL5 λειτουργεί όχι μόνο σε τερματικούς κόμβους, αλλά και σε μεταγωγείς δικτύου ATM. Ωστόσο, εκεί εκτελεί λειτουργίες υπηρεσίας που δεν σχετίζονται με τη μεταφορά δεδομένων χρήστη. Στους διακόπτες ATM, το πρωτόκολλο AAL5 υποστηρίζει πρωτόκολλα υπηρεσιών υψηλότερου επιπέδου που δημιουργούν εικονικές συνδέσεις μεταγωγής.
Υπάρχει μια καθορισμένη διεπαφή μεταξύ μιας εφαρμογής που πρέπει να στείλει κίνηση μέσω ενός δικτύου ATM και του επιπέδου προσαρμογής AAL. Χρησιμοποιώντας αυτή τη διεπαφή, η εφαρμογή (πρωτόκολλο δίκτυο υπολογιστών, μονάδα ψηφιοποίησης φωνής) παραγγέλνει την απαιτούμενη υπηρεσία, προσδιορίζοντας τον τύπο της κίνησης, τις παραμέτρους της, καθώς και τις παραμέτρους QoS. Η τεχνολογία ATM επιτρέπει δύο επιλογές για τον καθορισμό των παραμέτρων QoS: η πρώτη είναι να τις ορίσετε απευθείας από κάθε εφαρμογή, η δεύτερη είναι να τις εκχωρήσετε από προεπιλογή ανάλογα με τον τύπο της κίνησης. Η τελευταία μέθοδος απλοποιεί το έργο του προγραμματιστή εφαρμογών, καθώς σε αυτήν την περίπτωση η επιλογή των μέγιστων τιμών καθυστέρησης παράδοσης κυψελών και των παραλλαγών καθυστέρησης μεταφέρεται στους ώμους του διαχειριστή του δικτύου.
Σήμερα, τα θέματα τυποποίησης διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο για όλους τους οργανισμούς. Τα ζητήματα της τυποποίησης των λύσεων δικτύου δεν μένουν μακριά από αυτή τη διαδικασία.
Τα πρότυπα εταιρικού δικτύου καθιστούν δυνατή τη διασφάλιση της αποτελεσματικής αλληλεπίδρασης όλων των σταθμών δικτύου μέσω της χρήσης πανομοιότυπων εκδόσεων λογισμικού και του ίδιου τύπου διαμόρφωσης. Ωστόσο, προκύπτουν σημαντικές δυσκολίες κατά την ενοποίηση της τεχνολογίας για την πρόσβαση των σταθμών εργασίας στην υπηρεσία WAN, καθώς σε αυτήν την περίπτωση τα δεδομένα μετατρέπονται από το token ring ή τη μορφή Ethernet σε μορφές όπως X.25 ή T1/E1. Το ATM παρέχει επικοινωνία μεταξύ σταθμών στο ίδιο δίκτυο ή μετάδοση δεδομένων μέσω δικτύων WAN χωρίς αλλαγή της μορφής κυψέλης - Η τεχνολογία ATM είναι μια καθολική λύση για LAN και τηλεπικοινωνίες.
Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι οι τεχνολογίες LAN υψηλής ταχύτητας αποτελούν τη βάση των σύγχρονων δικτύων. ATM, FDDI και Γρήγορο Ethernetείναι οι κύριες επιλογές για μελλοντική δικτύωση. Είναι προφανές ότι οι εφαρμογές πολυμέσων, τα συστήματα επεξεργασίας εικόνας, το CAD/CAM, το Διαδίκτυο κ.λπ. απαιτούν πρόσβαση σε ευρυζωνικό δίκτυο από σταθμούς εργασίας. Όλες οι σύγχρονες τεχνολογίες παρέχουν πρόσβαση υψηλής ταχύτητας για σταθμούς εργασίας, αλλά μόνο το ATM παρέχει αποτελεσματική επικοινωνία μεταξύ τοπικών και δικτύων WAN.
ATM - ιστορία και βασικές αρχέςΗ τεχνολογία ATM αρχικά θεωρήθηκε αποκλειστικά ως τρόπος μείωσης του κόστους των τηλεπικοινωνιών, η δυνατότητα χρήσης σε ένα τοπικό δίκτυο απλώς δεν ελήφθη υπόψη. Οι περισσότερες ευρυζωνικές εφαρμογές διαθέτουν εκρηκτική κίνηση. Οι εφαρμογές LAN πελάτη-διακομιστή υψηλής απόδοσης απαιτούν υψηλούς ρυθμούς μεταφοράς όταν είναι ενεργές και χρησιμοποιούν ελάχιστο ή καθόλου δίκτυο άλλες φορές. Σε αυτή την περίπτωση, το σύστημα βρίσκεται σε ενεργή κατάσταση (ανταλλαγή δεδομένων) για αρκετά μικρό χρονικό διάστημα. Ακόμη και σε περιπτώσεις όπου οι χρήστες δεν χρειάζονται πραγματικά το εύρος ζώνης που παρέχεται από το δίκτυο, οι παραδοσιακές τεχνολογίες LAN εξακολουθούν να το εκχωρούν. Κατά συνέπεια, οι χρήστες πρέπει να πληρώσουν για το υπερβολικό εύρος ζώνης. Η μετατροπή των κατανεμημένων δικτύων σε τεχνολογία ATM σάς επιτρέπει να απαλλαγείτε από τέτοια περιττά κόστη.
Οι επιτροπές προτύπων εξετάζουν λύσεις για την παροχή χαμηλού κόστους ευρυζωνικά συστήματαεπικοινωνιών στις αρχές της δεκαετίας του '80. Αυτό που είναι σημαντικό είναι ότι ο σκοπός αυτής της συζήτησης ήταν να εφαρμοστούν οι αρχές της μεταγωγής πακέτων ή της στατιστικής πολυπλεξίας, που παρέχουν τόσο αποτελεσματικά τη μετάδοση δεδομένων, σε συστήματα μετάδοσης για άλλους τύπους κίνησης. Αντί να εκχωρούν αποκλειστικούς πόρους δικτύου για κάθε σύνδεση, τα δίκτυα μεταγωγής πακέτων κατανέμουν πόρους με βάση τη ζήτηση (συνδέσεις συνεδρίας). Δεδομένου ότι σε κάθε σύνδεση διατίθενται πόροι μόνο για τη διάρκεια της πραγματικής χρήσης της, δεν υπάρχουν σημαντικά προβλήματα λόγω διακοπής της κυκλοφορίας.
Το πρόβλημα, ωστόσο, είναι ότι η στατιστική πολυπλεξία δεν εγγυάται την κατανομή εύρους ζώνης για εφαρμογές. Εάν πολλοί χρήστες θέλουν ταυτόχρονα να χρησιμοποιήσουν πόρους δικτύου, ορισμένοι μπορεί απλώς να μην έχουν αρκετό εύρος ζώνης. Έτσι, η στατιστική πολυπλεξία, η οποία είναι πολύ αποτελεσματική για τη μετάδοση δεδομένων (όπου δεν είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί εγγυημένη χαμηλή καθυστέρηση), αποδεικνύεται ότι είναι ελάχιστα χρήσιμη για συστήματα σε πραγματικό χρόνο (μετάδοση φωνής ή βίντεο). Η τεχνολογία ATM λύνει αυτό το πρόβλημα.
Το πρόβλημα των καθυστερήσεων στη στατιστική πολυπλεξία σχετίζεται, ειδικότερα, με το μεγάλο και μεταβλητό μέγεθος των πακέτων πληροφοριών που μεταδίδονται μέσω του δικτύου. Τα μικρά πακέτα ενδέχεται να καθυστερήσουν σημαντικές πληροφορίεςλόγω της μετάδοσης μεγάλων πακέτων ασήμαντων δεδομένων. Εάν ένα μικρό καθυστερημένο πακέτο αποδειχθεί ότι είναι μέρος μιας λέξης από μια τηλεφωνική συνομιλία ή μια παρουσίαση πολυμέσων, η επίδραση της καθυστέρησης μπορεί να είναι αρκετά σημαντική και αισθητή στον χρήστη. Για το λόγο αυτό, πολλοί ειδικοί πιστεύουν ότι η στατιστική πολυπλεξία των πλαισίων δεδομένων παράγει υπερβολικά μεγάλη καθυστέρηση για την πρόβλεψη του χρόνου παράδοσης. Από αυτή την άποψη, η τεχνολογία μεταγωγής πακέτων είναι εντελώς απαράδεκτη για τη μετάδοση κίνησης όπως φωνή ή βίντεο.
Το ATM λύνει αυτό το πρόβλημα διαιρώντας οποιονδήποτε τύπο πληροφοριών σε μικρά κελιά σταθερού μήκους. Ένα κελί ATM έχει μέγεθος 53 byte, πέντε από τα οποία είναι η κεφαλίδα, ενώ τα υπόλοιπα 48 είναι η ίδια η πληροφορία. Στα δίκτυα ATM, τα δεδομένα πρέπει να εισάγονται με τη μορφή κυψελών ή να μετατρέπονται σε κελιά χρησιμοποιώντας λειτουργίες προσαρμογής. Τα δίκτυα ATM αποτελούνται από διακόπτες που συνδέονται με κορμούς ATM. Οι διακόπτες άκρων, στους οποίους συνδέονται οι συσκευές χρήστη, παρέχουν λειτουργίες προσαρμογής εάν το ATM δεν χρησιμοποιείται μέχρι τους σταθμούς χρήστη. Άλλοι μεταγωγείς που βρίσκονται στο κέντρο του δικτύου παρέχουν μεταφορά κυψέλης, διαχωρισμό κορμού και διανομή ροής δεδομένων. Στο σημείο λήψης, οι λειτουργίες προσαρμογής ανακτούν την αρχική ροή δεδομένων από τις κυψέλες και τη μεταδίδουν στη συσκευή λήψης, όπως φαίνεται στην Εικόνα 4.1.
Εικόνα 4.1 Προσαρμογή ΑΤΜ
Η μετάδοση δεδομένων σε μικρά κελιά επιτρέπει στο ATM να διαχειρίζεται αποτελεσματικά τις ροές διάφορες πληροφορίεςκαι παρέχει τη δυνατότητα ιεράρχησης της κυκλοφορίας.
Ας υποθέσουμε ότι δύο συσκευές στέλνουν δεδομένα μέσω ενός δικτύου ΑΤΜ που έχει διαφορετικό επείγοντα χαρακτήρα (για παράδειγμα, κίνηση φωνής και LAN). Πρώτον, κάθε αποστολέας διαιρεί τα μεταδιδόμενα δεδομένα σε κελιά. Ακόμη και μετά τη λήψη δεδομένων από έναν από τους αποστολείς στο δίκτυο, ενδέχεται να παρεμβληθούν με πιο επείγουσες πληροφορίες. Η εναλλαγή μπορεί να πραγματοποιηθεί σε επίπεδο ολόκληρων κυψελών και το μικρό μέγεθος των τελευταίων εξασφαλίζει μια μικρή καθυστέρηση σε κάθε περίπτωση. Αυτή η λύση σάς επιτρέπει να μεταδίδετε επείγουσα κυκλοφορία χωρίς σχεδόν καθυστερήσεις, ενώ αναστέλλει προσωρινά τη μετάδοση πληροφοριών που δεν είναι κρίσιμες για καθυστερήσεις. Ως αποτέλεσμα, το ATM μπορεί να μεταφέρει αποτελεσματικά όλους τους τύπους κίνησης.
Ακόμη και με την παρεμβολή κυψελών και την ιεράρχηση, τα δίκτυα ATM μπορούν να αντιμετωπίσουν καταστάσεις κορεσμού χωρητικότητας. Για να διατηρηθεί η ελάχιστη καθυστέρηση ακόμη και σε τέτοιες περιπτώσεις, το ATM μπορεί να απορρίψει μεμονωμένα κύτταραόταν είναι κορεσμένα. Η εφαρμογή της στρατηγικής απόρριψης κυψέλης εξαρτάται από τον κατασκευαστή του εξοπλισμού ATM, αλλά γενικά είναι σύνηθες να απορρίπτονται κελιά χαμηλής προτεραιότητας (όπως δεδομένα) για τα οποία αρκεί η απλή αναμετάδοση χωρίς απώλεια πληροφοριών. Οι προηγμένοι διακόπτες ATM μπορούν, όταν απορρίπτουν κελιά που αποτελούν μέρος του μεγάλο πακέτο, βεβαιωθείτε ότι τα υπόλοιπα κελιά από αυτό το πακέτο απορρίπτονται επίσης - αυτή η προσέγγιση μας επιτρέπει να μειώσουμε περαιτέρω το επίπεδο κορεσμού και να απαλλαγούμε από την υπερβολική ποσότητα αναμετάδοσης. Κανόνες για απόρριψη κελιών, καθυστέρηση δεδομένων κ.λπ. καθορίζονται από ένα σύνολο παραμέτρων που ονομάζονται Quality of Service ή QoS. Διαφορετικές εφαρμογές απαιτούν διαφορετικά επίπεδα QoS και το ATM μπορεί να παρέχει αυτό το επίπεδο.
Αφού αυτά που προέρχονται από διαφορετικές πηγέςΤα κελιά μπορούν να περιέχουν φωνή, δεδομένα και βίντεο και απαιτείται ανεξάρτητος έλεγχος για τη μεταφορά όλων των τύπων κίνησης. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, χρησιμοποιείται η έννοια των εικονικών συσκευών. Μια εικονική συσκευή είναι ένα συνδεδεμένο σύνολο πόρων δικτύου που μοιάζει με μια πραγματική σύνδεση μεταξύ των χρηστών, αλλά στην πραγματικότητα είναι ένα κομμάτι εξοπλισμού που μοιράζονται πολλοί χρήστες. Για να είναι όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματική η επικοινωνία των χρηστών με δίκτυα ATM, οι εικονικές συσκευές περιλαμβάνουν εξοπλισμό χρήστη, συσκευές πρόσβασης δικτύου και το ίδιο το δίκτυο ATM.
Στην κεφαλίδα του ATM, ένα εικονικό κύκλωμα ορίζεται από έναν συνδυασμό δύο πεδίων - VPI (Virtual Path Identifier) και VCI (Virtual Circuit Identifier). Μια εικονική διαδρομή χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου 2 χρήστες ATM έχουν τους δικούς τους διακόπτες σε κάθε άκρο του μονοπατιού και επομένως μπορεί να οργανώσει και να διατηρήσει τις εικονικές του συνδέσεις. Μια εικονική διαδρομή μοιάζει με ένα κανάλι που περιέχει πολλά καλώδια, κατά μήκος καθενός από τα οποία μπορεί να οργανωθεί μια εικονική σύνδεση.
Επειδή οι εικονικές συσκευές είναι παρόμοιες με τις πραγματικές συσκευές, μπορούν επίσης να "αποκλειστούν" ή να "εναλλάσσονται". Στα δίκτυα ATM, οι «αποκλειστικές» συνδέσεις ονομάζονται μόνιμες εικονικές συσκευές (PVC), που δημιουργούνται κατόπιν συμφωνίας μεταξύ του χρήστη και του χειριστή (παρόμοια με αποκλειστική τηλεφωνική γραμμή). Οι συνδέσεις ATM μέσω τηλεφώνου χρησιμοποιούν εικονικές συσκευές μεταγωγής (SVC), οι οποίες δημιουργούνται με μεταφορά ειδικά σήματαμεταξύ του χρήστη και του δικτύου. Το πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται από το ATM για τη διαχείριση εικονικών συσκευών είναι παρόμοιο με το πρωτόκολλο ISDN. Η επιλογή για το ISDN περιγράφεται στο πρότυπο Q.931, ATM - στο Q.2931.
Οι εικονικές συσκευές ATM υποστηρίζονται από πολυπλεξία κυκλοφορίας, η οποία μειώνει σημαντικά το κόστος οργάνωσης και συντήρησης δικτύων κορμού. Εάν μία από τις εικονικές συσκευές έχει χαμηλά επίπεδα επισκεψιμότητας, η άλλη συσκευή μπορεί να χρησιμοποιήσει μέρος της ελεύθερης χωρητικότητας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα υψηλά επίπεδα απόδοσης εύρους ζώνης ATM και χαμηλότερες τιμές. Μικρές κυψέλες σταθερού μήκους επιτρέπουν στα δίκτυα ΑΤΜ να παρέχουν γρήγορη μετάδοση κίνησης που είναι κρίσιμη για λανθάνουσα κατάσταση (όπως φωνή). Επιπλέον, το σταθερό μέγεθος κελιών παρέχει ουσιαστικά σταθερή καθυστέρηση, επιτρέποντας την εξομοίωση συσκευών T1E1 σταθερού ρυθμού. Στην πραγματικότητα, το ATM μπορεί να μιμηθεί όλους τους τύπους υπηρεσιών που υπάρχουν σήμερα και να παρέχει νέες υπηρεσίες. Το ATM παρέχει διάφορες κατηγορίες υπηρεσιών, η καθεμία με τις δικές της προδιαγραφές QoS.
Το μεγαλύτερο μέρος της κίνησης μεταδίδεται μέσω Δίκτυα ΑΤΜχρησιμοποιεί κλάση υπηρεσίας C, X ή Y. Η κλάση C ορίζει τις παραμέτρους QoS (ποιότητα υπηρεσίας) για την καθυστέρηση και την πιθανότητα πτώσης, αλλά απαιτεί από τον χρήστη να διαχειρίζεται προσεκτικά την κυκλοφορία για να αποφύγει τον κορεσμό του δικτύου. Η επισκεψιμότητα κατηγορίας X δίνει στον χρήστη περισσότερη ελευθερία, αλλά ενδέχεται να μην παρέχει σταθερή απόδοση. Η κλάση Y, που ονομάζεται επίσης "Διαθέσιμος ρυθμός μετάδοσης bit" (ABR), επιτρέπει στον χρήστη και το δίκτυο να ορίσουν από κοινού τον ρυθμό με βάση την αξιολόγηση των αναγκών του χρήστη και των δυνατοτήτων του δικτύου.
Το ATM ως τεχνολογία LANΗ τεχνολογία ATM δημιουργήθηκε αρχικά ως μέρος της υπηρεσίας «Broadband ISDN» υπό την αιγίδα της CCITT (τώρα ITU). Ωστόσο, οι δυνατότητες ATM μπορούν να χρησιμοποιηθούν αποτελεσματικά σε τοπικά δίκτυα.
Τα σημερινά μεγάλα δίκτυα χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση μιας μεγάλης ποικιλίας τύπων δεδομένων, συμπεριλαμβανομένων εικόνων, ήχου, CAD/CAM κ.λπ. Παρά το γεγονός ότι οι περισσότερες εφαρμογές υπολογιστών χρησιμοποιούνται εδώ και πολύ καιρό, οι δυνατότητες των σύγχρονων επιτραπέζιων υπολογιστών μας επιτρέπουν να υιοθετήσουμε μια νέα προσέγγιση στην οργάνωση της εργασίας. Ωστόσο, η ανάπτυξη των δυνατοτήτων υπολογιστών επιτραπέζιων υπολογιστών ξεπερνά σημαντικά την επέκταση του ευκαιρίες δικτύωσης(ιδιαίτερα, εύρος ζώνης δικτύου).
Ας πάρουμε ως παράδειγμα τα συστήματα δημοσίευσης, όπου πολλά άτομα μπορούν να εργαστούν με ένα σύνολο δεδομένων ταυτόχρονα. Φανταστείτε τη διαδικασία προετοιμασίας μιας σελίδας εφημερίδας για δημοσίευση. οι συντάκτες εργάζονται σε ένα μέρος της σελίδας, οι διορθωτές εξετάζουν το κείμενο, οι σχεδιαστές τοποθετούν υλικό στη σελίδα - και όλα αυτά συμβαίνουν ταυτόχρονα. Ας μην ξεχνάμε ότι η εκτύπωση υψηλής ποιότητας απαιτεί τη χρήση αρχείων γραφικών μεγέθους εκατοντάδων megabyte. Τα παραδοσιακά δίκτυα παρέχουν κοινή πρόσβαση σε τέτοια αρχεία, αλλά λόγω περιορισμένου εύρους ζώνης, η πρόσβαση σε ένα αρχείο πολλών εκατοντάδων megabyte που βρίσκεται σε άλλον υπολογιστή δεν θα είναι καθόλου γρήγορη. Το ATM 25 επιτρέπει στους χρήστες να οργανώνουν κανάλια πρόσβασης με εύρος ζώνης 25 Mbit/s για εργασία με διακομιστές. Αυτή η λύση εξαλείφει τις καθυστερήσεις και σας επιτρέπει να προετοιμάζετε τις δημοσιεύσεις πολύ πιο γρήγορα.
Τα οφέλη του ATM δεν περιορίζονται στην κάθετη αγορά. Σήμερα, οι οργανισμοί μπορούν να συνδέουν τους εταιρικούς διακομιστές τους μέσω κορώνων ATM. Μπορεί κανείς να περιμένει μια αρκετά διαδεδομένη χρήση του ATM σε επιτραπέζιους υπολογιστές όταν οι χρήστες εργάζονται με μεγάλους όγκουςδεδομένα ή χρησιμοποιώντας εφαρμογές κρίσιμες για καθυστέρηση.
Ο οικονομικός παράγοντας παίζει σημαντικό ρόλο στην επέκταση της χρήσης των τεχνολογιών ATM. Σήμερα, οι περισσότεροι άνθρωποι χρησιμοποιούν τηλέφωνο και υπολογιστή στην εργασία τους. Κατά τη διάρκεια αρκετών ετών, η ανταλλαγή δεδομένων πολυμέσων (κλιπ), η χρήση τηλεδιάσκεψης κ.λπ. θα επεκταθεί σημαντικά. Η τεχνολογία ISDN σας επιτρέπει να λύσετε τέτοια προβλήματα. Ωστόσο, αυτό θα απαιτήσει την εγκατάσταση εξοπλισμού ISDN σε κάθε υπολογιστή. Τα συστήματα καλωδίωσης τηλεφώνου και δικτύου ενδέχεται να μην ταιριάζουν πλήρως, γεγονός που αυξάνει περαιτέρω την πολυπλοκότητα αυτής της λύσης. Η χρήση μιας λύσης βασισμένης στο ISDN θα οδηγήσει απαραίτητα σε συστήματα παράλληλης καλωδίωσης για LAN και τηλεφωνία, με κάθε υπολογιστή συνδεδεμένο και στα δύο συστήματα. Είναι επίσης απαραίτητο να ληφθεί υπόψη καλώδια τηλεόρασης, τα οποία πρέπει επίσης να διαμορφωθούν λόγω της αυξανόμενης χρήσης των εφαρμογών βίντεο για επιτραπέζιους υπολογιστές. Ένα τέτοιο σύστημα καλωδίωσης θα ήταν πολύ περίπλοκο και θα ήταν ακριβό στην εγκατάσταση και τη συντήρηση. Η μετάβαση στη χρήση της τεχνολογίας ATM σε τοπικά δίκτυα σάς επιτρέπει να τα βγάλετε πέρα με ένα καλωδιακό σύστημα και έναν προσαρμογέα στον υπολογιστή, κάτι που δεν μπορεί παρά να οδηγήσει σε σημαντική μείωση του κόστους.
Το ATM όχι μόνο σας επιτρέπει να οργανώσετε ένα LAN, αλλά μπορεί επίσης να παρέχει τη μετάδοση κίνησης φωνής και βίντεο. Αυτή η λύση επιτρέπει τη χρήση επιτραπέζιων συστημάτων τηλεδιάσκεψης και εφαρμογών πολυμέσων.
Στην πραγματικότητα, η χρήση του ATM παρέχει πολλά οφέλη ταυτόχρονα. Πρώτον, υψηλή ταχύτητα πρόσβασης για λογική τιμή, δεύτερον, η δυνατότητα οργάνωσης συμπαγών αυτοκινητοδρόμων με βάση το ATM (collapsed backbone). Τέλος, αυτή η αρχιτεκτονική παρέχει από άκρο σε άκρο βελτιώσεις στην αποδοτικότητα των πόρων του δικτύου.
Οι χρήστες που σκέφτονται να χρησιμοποιήσουν το ΑΤΜ στο μέλλον πρέπει να χρησιμοποιούν συσκευές συμβατές με ΑΤΜ σήμερα - διαφορετικά, η μετάβαση μπορεί να είναι πολύ δαπανηρή και χρονοβόρα. Θα εξετάσουμε αυτό το ζήτημα με περισσότερες λεπτομέρειες στην επόμενη ενότητα.
ΑΤΜ ως σύγχρονη υποδομήΕάν οι εικονικές συσκευές μοιάζουν με πραγματικές, το ATM μπορεί εύκολα να προσαρμοστεί τρέχουσες εφαρμογέςαντικαθιστώντας απλώς μισθωμένες ή κλήσεις γραμμές με εικονικές συσκευές ΑΤΜ. Στην πραγματικότητα, αυτή η μέθοδος, μαζί με τη μετάβαση στο ATM στις ραχοκοκαλιές του δικτύου, είναι το πιο προφανές πρώτο βήμα.
Τα σχήματα 4.2, 4.3 και 4.4 δείχνουν έναν τυπικό ιστότοπο χρήστη με συσκευές που δημιουργούν διαφορετικούς τύπους επισκεψιμότητας (φωνή, βίντεο, δεδομένα). Αυτοί οι τρεις τύποι κίνησης μπορούν να πραγματοποιηθούν χρησιμοποιώντας την υπηρεσία ATM με τους τρεις τρόπους που φαίνονται στα σχήματα.
1. Η φωνή, τα δεδομένα και το βίντεο μετατρέπονται σε κυψέλες ATM στο δίκτυο του χειριστή χρησιμοποιώντας λειτουργίες προσαρμογής ATM. Ο χειριστής θα εφαρμόσει όλες τις λειτουργίες πρόσβασης και μετάδοσης και κάθε συσκευή θα απαιτεί ξεχωριστή γραμμή πρόσβασης στο δίκτυο ATM.
Εικόνα 4.2 Η μετατροπή σε ΑΤΜ πραγματοποιείται από τον χειριστή
2. Οι συσκευές LAN, φωνής και βίντεο συνδέονται στον τοπικό διακόπτη ATM για να μετατρέψουν την κίνηση σε κελιά. Για την πρόσβαση στο δίκτυο του χειριστή, χρησιμοποιείται μία γραμμή, η οποία μεταδίδει όλες τις ροές κυκλοφορίας ταυτόχρονα (ως εικονικές συσκευές). Το δίκτυο του χειριστή παρέχει δρομολόγηση κυκλοφορίας. Αυτή η λύση είναι πιο οικονομική και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την οργάνωση «ιδιωτικών δικτύων ATM» για χρήστες που έχουν πρόσβαση σε μια υπηρεσία ATM ή θέλουν να δημιουργήσουν το δικό τους κατανεμημένο δίκτυο που βασίζεται σε ATM. Σημειώστε ότι ένας διακόπτης ATM που βρίσκεται στο δίκτυο του χρήστη μπορεί να ανήκει στον χειριστή και να συντηρείται από αυτόν.
Εικόνα 4.3 Η μετατροπή σε ΑΤΜ πραγματοποιείται στον χρήστη
3. Οι συσκευές είναι εξοπλισμένες με τις δικές τους διεπαφές ATM. Μία συσκευή πρόσβασης σάς επιτρέπει να συνδυάσετε όλη την κίνηση χρηστών σε έναν κορμό συνδεδεμένο στο δίκτυο του χειριστή. Σε αυτήν την περίπτωση, ο εξοπλισμός ATM του χρήστη εγκαθίσταται στην πλευρά του χρήστη, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την οργάνωση κορμών LAN ή τη σύνδεση σταθμών επιτραπέζιου υπολογιστή.
Εικόνα 4.4 Δίκτυο που βασίζεται σε ATM
Η ταχεία εμφάνιση διεπαφών ATM σε εξοπλισμό τηλεφώνου και βίντεο δεν φαίνεται πιθανή, επομένως η εφαρμογή της τρίτης επιλογής σύνδεσης στο δίκτυο δεν θα γίνει κυρίαρχη τα επόμενα χρόνια. Στην πραγματικότητα, ο ρυθμός με τον οποίο θα εξαπλωθεί καθεμία από αυτές τις επιλογές θα καθοριστεί από το ρυθμό μείωσης των τιμών για εξοπλισμό και υπηρεσίες από φορείς εκμετάλλευσης δικτύων ATM. Η έλλειψη αποτελεσματικής διαχείρισης αυτών των διαδικασιών δημιουργεί ένα ορισμένο χάος και δεν μας επιτρέπει να προβλέψουμε αξιόπιστα τις προοπτικές μιας συγκεκριμένης υπηρεσίας ATM.
Το πρότυπο που καθορίζει τη διεπαφή μεταξύ των χειριστών ATM και των χρηστών ονομάζεται δημόσια διεπαφή δικτύου χρήστη ή δημόσιο UNI. Αυτή η διεπαφή έχει οριστεί για διαφορετικές ταχύτητες. Οι πρώτες υπηρεσίες ΑΤΜ προσφέρθηκαν κυρίως σε ταχύτητες Τ3 (45 Mbps). Σήμερα, πολλοί πάροχοι προσφέρουν ταχύτητες 155 Mbit/s και μεγαλύτερες, αλλά τέτοιο εύρος ζώνης συνήθως δεν απαιτείται από τους χρήστες και το κόστος τέτοιων υπηρεσιών είναι πολύ υψηλό. Για τους περισσότερους χρήστες που σχεδιάζουν να παρέχουν πρόσβαση σε ΑΤΜ ή να δημιουργήσουν ένα ιδιωτικό δίκτυο ΑΤΜ, το κύριο πρόβλημα είναι το κόστος του εξοπλισμού.
Το ATM Forum είναι ένας οργανισμός κατασκευαστών και χρηστών εξοπλισμού ATM που εργάζονται για την ανάπτυξη προτύπων και τη διασφάλιση της διαλειτουργικότητας του εξοπλισμού. Τελικά, αυτό δεν μπορεί παρά να οδηγήσει σε χαμηλότερες τιμές. Εκτός από τη διασφάλιση της διαλειτουργικότητας των ATM, πολλή δουλειά βρίσκεται σε εξέλιξη για την εφαρμογή του ATM σε ταχύτητες μικρότερες από το T3. Υπάρχουν πολλές επιλογές εδώ:
Η δοκιμή αυτών των επιλογών δείχνει ότι είναι γενικά κατάλληλες για συστήματα ανταλλαγής δεδομένων. Ο λόγος για αυτό είναι ότι η τεχνολογία ATM υποστηρίζει αποτελεσματικά την κυκλοφορία ριπής. σύγχρονα συστήματαμετάδοση δεδομένων (LAN). Όπως σημειώθηκε παραπάνω, το ATM μπορεί απλώς να χρησιμοποιηθεί για την αντικατάσταση μισθωμένων γραμμών σε τέτοια δίκτυα, παρέχοντας μεταγωγή LAN που υποστηρίζεται από το ATM UNI.
Η αντικατάσταση των μισθωμένων γραμμών με συστήματα ATM σάς επιτρέπει να οργανώνετε τα δίκτυα πιο αποτελεσματικά. Σημειώστε ότι οι εικονικές συσκευές ATM χρησιμοποιούνται για την οργάνωση συστημάτων πολλαπλών συνδέσεων που επιτρέπουν την απευθείας παράδοση της κυκλοφορίας στον παραλήπτη. Σήμερα, η επιθυμία των χρηστών να χρησιμοποιούν συστήματα πλέγματος που βασίζονται σε ATM για τη σύνδεση των δικτύων τους καθορίζεται σε μεγάλο βαθμό από τις τιμές που προσφέρουν οι φορείς εκμετάλλευσης για τις υπηρεσίες. Εάν ένας χειριστής χρεώνει ανά εικονική συσκευή ATM UNI και όχι ανά συνολική κίνηση, το κόστος εγκατάστασης ενός δικτύου πλέγματος μπορεί να είναι απαγορευτικό. Φυσικά, σε μια ραχοκοκαλιά ATM πανεπιστημιούπολης, το κόστος του εύρους ζώνης σε ένα σύστημα πλέγματος θα είναι ασύγκριτα χαμηλότερο. Η υποστήριξη για πολυσυνδεσιμότητα απαιτεί μόνο την εγκατάσταση πρόσθετων φυσικές συνδέσεις(καλώδια) και εγκατάσταση ταχύτερων θυρών κορμού σε διακόπτες. Αυτά τα πρόσθετα κόστη είναι αρκετά μικρά σε σύγκριση με το συνολικό κόστος του δικτύου.
Εικόνα 4.5 Διχτυωτό δίκτυο
Σε ένα δίκτυο ATM με πλέγμα σε όλους, υπάρχουν λιγότερα άλματα, μειώνοντας την απόδοση και εισάγοντας πρόσθετο λανθάνοντα χρόνο και συμφόρηση. Αυτή η λύση παρέχει σημαντική αύξηση στη σταθερότητα της εφαρμογής. Επιπλέον, κάθε διακόπτης είναι γείτονας με όλους τους άλλους διακόπτες και συνδέεται απευθείας με αυτούς. Αυτό απλοποιεί το έργο του δυναμικού προσδιορισμού μιας διαδρομής για πρωτόκολλα δρομολόγησης όπως το RIP, που χρησιμοποιείται από το TCP/IP ή το NetWare, το OSPF ή το IS-IS. Αυτά τα πρωτόκολλα δημιουργούν συχνά σημαντική κίνηση και μπορούν να επιβραδύνουν σημαντικά το δίκτυο κατά την ανταλλαγή δεδομένων διαμόρφωσης (διάστημα προσέγγισης ή σύγκλισης).
Εάν υπάρχει τρόπος να μεταδοθεί ένας «αριθμός τηλεφώνου» ATM σε ένα σημείο σε ένα δημόσιο δίκτυο ATM που είναι εύλογα κοντά στους χρήστες ενός παραδοσιακού LAN, πόσο κοντά μπορεί κανείς να φτάσει στους χρήστες; Ο πλησιέστερος σταθμός έτοιμος για ΑΤΜ σήμερα είναι ένας διακόπτης. Αυτό θα μπορούσε να είναι ο βασικός διακόπτης ενός χρήστη, ένας διακόπτης ομάδα εργασίαςή ακόμα και έναν επιτραπέζιο υπολογιστή με προσαρμογέα ATM. Σε αυτήν την περίπτωση, το ATM χρησιμοποιείται ως καθολική αρχιτεκτονική για επικοινωνίες, παρέχοντας επικοινωνίες μεταξύ επιτραπέζιων συστημάτων μαζί με, και σε ορισμένες περιπτώσεις αντί για παραδοσιακές τεχνολογίες LAN. Αυτό είναι το πιο ενδιαφέρον, αλλά και το πιο αμφιλεγόμενο μέρος των εφαρμογών ΑΤΜ.
Παράδειγμα ATM από άκρο σε άκρο για δίκτυαΤο ATM σε επιτραπέζιους σταθμούς έχει πολλά πλεονεκτήματα. Πρώτον, η ικανότητα του ATM να εγγυάται την ποιότητα της υπηρεσίας (QoS) για τις εφαρμογές επιτρέπει τη μετάδοση από άκρο σε άκρο της κίνησης που είναι κρίσιμη για λανθάνουσα κατάσταση, όπως βίντεο ή φωνή. Ως τεχνολογία επικοινωνίας δεδομένων, το ATM μπορεί όχι μόνο να υποστηρίξει τις «εφαρμογές του αύριο», αλλά και να ανταποκριθεί αποτελεσματικά στις σημερινές προκλήσεις. Οι χρήστες θέτουν δύο βασικά ερωτήματα - πώς θα δημιουργηθούν κατανεμημένα δίκτυα που βασίζονται σε ATM και ποια βήματα πρέπει να ληφθούν για να είναι έτοιμοι για τη μετάβαση; Υπάρχουν τρεις διαφορετικές επιλογές για την ενσωμάτωση του ATM στην αρχιτεκτονική διαδικτύουγια σύγχρονες και μελλοντικές εφαρμογές:
Δεδομένου ότι η χρήση του ATM ξεκινά συνήθως με λίγους σταθμούς που απαιτούν εφαρμογές πολυμέσων, είναι απαραίτητο να παρέχεται εξομοίωση παραδοσιακών πρωτοκόλλων LAN σε δίκτυα ATM. Αυτό επιτρέπει την αξιόπιστη διαλειτουργικότητα μεταξύ νέων σταθμών που βασίζονται σε ATM και παραδοσιακών LAN. Για την εξομοίωση LAN σε συστήματα που βασίζονται σε ATM (ATM LAN emulation), προτείνονται δύο επιλογές - ATM Forum LAN Emulation (LANE) και RFC 1577. Όταν μιλάμε για εξομοίωση εδώ, εννοούμε και τις δύο επιλογές.
Τόσο το LANE όσο και το RFC 1577 βασίζονται στην υπόθεση ότι οι χρήστες ATM χρησιμοποιούν προσαρμογείς που υποστηρίζουν τη διεπαφή UNI του ATM. Επειδή αυτή η διεπαφή βρίσκεται στην πλευρά του χρήστη, μερικές φορές ονομάζεται "Private UNI". Υπάρχει ένα σύνολο προτύπων που ορίζουν αυτή τη διεπαφή. Υπάρχουν ιδιωτικά πρότυπα UNI για ταχύτητες 25 Mbps (χαλκός), 100 Mbps (ίνα) και 155 Mbps (χαλκός και ίνα). Και τα δύο πρότυπα εξομοίωσης LAN υποθέτουν επίσης ότι οι χρήστες είναι συνδεδεμένοι σε διακόπτη ATM. Ορισμένοι διακόπτες ATM υποστηρίζουν επίσης άλλους τύπους σταθμών (εκτός ATM). Τέτοιοι διακόπτες παρέχουν αλληλεπίδραση μεταξύ των δικτύων Ethernet LAN και των token rings και των δικτύων ATM. Οι διακόπτες υποστηρίζουν επίσης θύρες ATM (για σύνδεση σταθμών και διακομιστών) και trunk (για σύνδεση διακόπτες ATM ή σύνδεση με διακόπτες κορμού). Η διεπαφή μεταξύ των διακοπτών βασίζεται στο UNI, αλλά περιλαμβάνει επιπλέον ειδικά μηνύματα για τη δρομολόγηση και τη διαχείριση κατάστασης διαδρομής. Το φόρουμ ATM ονομάζει αυτή τη διεπαφή Private Network-to-Network Interface ή P-NNI.
Η εξομοίωση LAN σε όλες τις παραλλαγές αποτελείται από δύο μέρη λογισμικού - οι λειτουργίες πελάτη χρησιμοποιούνται σε τελικά συστήματα συνδεδεμένα στο εξομοιούμενο LAN και οι λειτουργίες διακομιστή υλοποιούνται σε κάθε ομάδα σταθμών πελατών. Μια ομάδα πελατών και ο διακομιστής που σχετίζεται με αυτήν ονομάζονται εξομοιωμένο LAN (Emulated LAN ή ELAN).
Τα πρωτόκολλα LAN είναι πολυεπίπεδα και, επομένως, κάθε πρότυπο που παρέχει διαλειτουργικότητα μεταξύ παραδοσιακών LAN και ATM πρέπει να παρέχει υποστήριξη για τα κατάλληλα επίπεδα. Από αυτή την άποψη, τα υπάρχοντα πρότυπα εξομοίωσης LAN διαφέρουν σημαντικά. Το ATM LANE (πρότυπο φόρουμ ATM) έχει σχεδιαστεί για να μιμείται πρωτόκολλα επιπέδου ζεύξης δεδομένων (MAC/LLC). Δεδομένου ότι αυτό το πρωτόκολλο καταλαμβάνει το χαμηλότερο επίπεδο για ένα LAN, το LANE μπορεί να χρησιμοποιηθεί με όλα Πρωτόκολλα LANυψηλότερα επίπεδα, συμπεριλαμβανομένων των TCP/IP, NetWare SPX/IPX, IBM SNA/LLC2. Το RFC 1577, από την άλλη πλευρά, λειτουργεί στο επίπεδο δικτύου (επίπεδο 3) και στοχεύει το πρωτόκολλο TCP/IP.
Και οι δύο επιλογές εξομοίωσης LAN είναι παρόμοιες στις αρχές λειτουργίας, παρά τη διαφορά στα επίπεδα. Κατά τη ρύθμιση ενός LAN ATM, τα συστήματα-πελάτες προσπαθούν να επικοινωνήσουν με τον διακομιστή και να καταχωρήσουν πληροφορίες διεύθυνσης, οι οποίες περιέχουν τη διεύθυνση ATM, καθώς και διευθύνσεις επιπέδου σύνδεσης και επιπέδου δικτύου. Ο διακομιστής δημιουργεί έναν κατάλογο πληροφοριών διεύθυνσης για μελλοντική χρήση. Μόλις ολοκληρωθεί η εγγραφή, οι πελάτες και οι διακομιστές περνούν σε κατάσταση αναμονής για την κίνηση των χρηστών.
Προγράμματα χρήστη που εκτελούνται σε πελάτη και συστήματα διακομιστών, λειτουργούν σε περιβάλλον εξομοίωσης LAN όπως στο συμβατικό παραδοσιακό τοπικά δίκτυακαι μόνο τα προγράμματα οδήγησης επικοινωνίας κατώτερου επιπέδου συνδέονται με το ATM. Όταν ένα πρόγραμμα δημιουργεί ένα μήνυμα, το μήνυμα μεταβιβάζεται στη στοίβα πρωτοκόλλου στα προγράμματα ATM, φθάνοντας με τη μορφή ενός datagram ή ενός μηνύματος χωρίς σύνδεση στο Layer 2 (σύνδεσμος) ή στο Layer 3 (δίκτυο), ανάλογα με τον τρόπο εξομοίωσης του LAN . Τα προγράμματα ATM πρέπει να παρέχουν εξομοίωση LAN.
Εάν υπάρχει μια εικονική συσκευή μεταξύ του αποστολέα και του παραλήπτη, τα datagrams μπορούν απλώς να τοποθετηθούν σε αυτήν την εικονική συσκευή και να μεταδοθούν στον παραλήπτη στην αρχική της μορφή (datagram) για επεξεργασία στο σταθμό παραλήπτη από τα προγράμματα ATM και την εφαρμογή. Στην πραγματικότητα, κάθε πελάτης ATM διατηρεί έναν πίνακα διευθύνσεων επιπέδου σύνδεσης και επιπέδου δικτύου, καθώς και αναγνωριστικά εικονικών συσκευών ATM (VPI/VCI). Εάν η διεύθυνση προορισμού βρίσκεται στον πίνακα, το datagram αποστέλλεται στην αντίστοιχη εικονική συσκευή. Το πρόβλημα παρουσιάζεται όταν δεν βρεθεί η διεύθυνση παραλήπτη - σε αυτήν την περίπτωση, ο διακομιστής εξομοίωσης LAN μπαίνει στο παιχνίδι.
Ένα σύστημα πελάτη που δεν διαθέτει εικονική συσκευή ATM πρέπει να οργανώσει μία, αλλά το datagram είναι ένα μήνυμα LAN και δεν περιέχει τη διεύθυνση ATM προορισμού. Για να αποκτήσει αυτή τη διεύθυνση, ο πελάτης στέλνει ένα μήνυμα στον διακομιστή του, προσδιορίζοντας τον παραλήπτη του datagram χρησιμοποιώντας τη διεύθυνση δικτύου ή/και στρώμα συνδέσμουκαι ζητώντας την αντίστοιχη διεύθυνση ΑΤΜ. Ο διακομιστής παρέχει τη διεύθυνση, μετά την οποία ο πελάτης δημιουργεί μια σύνδεση τηλεφώνου ATM SVC με τον παραλήπτη, στον οποίο κατευθύνεται η ροή δεδομένων.
Ο διακομιστής παρέχει επίσης υποστήριξη για εκπομπή και άγνωστη κίνηση για πελάτες που στέλνουν datagrams μετάδοσης και πολλαπλής διανομής. Ο διακομιστής σε τέτοιες περιπτώσεις προωθεί τα ληφθέντα datagrams σε όλους τους εγγεγραμμένους πελάτες για την αποστολή datagrams σε παραλήπτες για τους οποίους δεν έχουν ληφθεί ακόμη διευθύνσεις ATM.
Οι παραδοσιακές συσκευές LAN πρέπει να επικοινωνούν με σταθμούς ATM που λειτουργούν σε εξομοιούμενα LAN. Οι διακόπτες παρέχουν λειτουργίες διακομιστή μεσολάβησης για λογαριασμό παραδοσιακών σταθμών LAN (εκτός ATM). Σε αυτήν την περίπτωση, ο σταθμός ATM που καλεί το σταθμό LAN θα λάβει τη διεύθυνση πελάτη διακομιστή μεσολάβησης από τον διακομιστή και θα οργανώσει ένα SVC σε αυτήν τη διεύθυνση. Σε αυτήν την περίπτωση, ο διακομιστής μεσολάβησης θα παίξει το ρόλο μιας γέφυρας ή δρομολογητή για τη μετάδοση δεδομένων γραμμάτων στον επιθυμητό σταθμό. Στην πράξη, αυτή η χρήση της εξομοίωσης είναι κυρίαρχη, καθώς οι περισσότεροι επιτραπέζιοι σταθμοί εξακολουθούν να χρησιμοποιούν Ethernet ή token ring.
Αυτό μπορεί να μοιάζει με μια προσπάθεια δημιουργίας ενός παγκόσμιου «επίπεδου» δικτύου, αλλά δεν είναι. Το RFC 1577 θέτει ένα όριο στο μέγεθος των τομέων εξομοίωσης LAN - όχι περισσότερο από ένα υποδίκτυο IP ανά τομέα. Το ATM Forum LANE δεν περιέχει τέτοιο περιορισμό, αλλά το πρακτικό μέγεθος του τομέα ορίζεται από τον αριθμό των μηνυμάτων πολλαπλής διανομής που δημιουργούνται (καθώς αυξάνεται αυτός ο αριθμός, αυξάνεται το φόρτο στον διακομιστή και στους πελάτες). Στην πραγματικότητα, το LANE είναι μια γέφυρα και η κυκλοφορία μετάδοσης και πολλαπλής εκπομπής είναι πάντα ο περιοριστικός παράγοντας για τα γεφυρωμένα δίκτυα.
Πώς να συνδέσετε εξομοιωμένους τομείς LAN μεταξύ τους; Ο καλύτερος τρόπος είναι να χρησιμοποιήσετε διακόπτες LAN. Επειδή ο διακόπτης μπορεί να χειριστεί ταυτόχρονα ATM LANE και παραδοσιακά datagrams LAN, μπορεί να παρέχει συνδεσιμότητα σε εξομοιωμένους τομείς (ως υποδίκτυα IP ή τμήματα LAN).
Το πρόβλημα παρουσιάζεται όταν χρησιμοποιείτε δρομολογητές για τη σύνδεση συσκευών ATM που εκτελούν εφαρμογές πολυμέσων. Οι δρομολογητές, ως συσκευές χωρίς σύνδεση, δεν μπορούν να παρέχουν τις εγγυήσεις ποιότητας υπηρεσίας (QoS) που προσφέρονται από διακόπτες ATM. Έτσι, ένας δρομολογητής μεταξύ δύο σταθμών ATM περιορίζει σημαντικά τις δυνατότητες επικοινωνίας μεταξύ αυτών των σταθμών (στο επίπεδο των παραδοσιακών σταθμών LAN). Οι λύσεις που βασίζονται σε διακόπτες σάς επιτρέπουν να διατηρείτε την ευελιξία και την ταχύτητα του ATM.
Οι φυσικές συνδέσεις ATM απαιτούν αλλαγή διαδρομής μεταξύ του προορισμού και του αποστολέα. Εάν και οι δύο συσκευές είναι συνδεδεμένες στον ίδιο διακόπτη, δεν υπάρχει πρόβλημα. Είναι επίσης εύκολο να οργανωθεί η επικοινωνία μεταξύ συσκευών που χρησιμοποιούν τις υπηρεσίες του ίδιου χειριστή ή διακόπτες από τον ίδιο κατασκευαστή. Όταν συνδέετε συσκευές σε περιβάλλον πολλαπλού υλικού, μπορεί να χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε το PNNI για να γεφυρώσετε δύο ή περισσότερους διακόπτες ATM και όταν η σύνδεση ATM είναι μέσω δικτύου ευρείας περιοχής (WAN).
Υπάρχουν τρεις επιλογές για την οργάνωση «πραγματικών» συνδέσεων ATM μέσω ενός κατανεμημένου δικτύου:
Στις δύο πρώτες επιλογές, οι διακόπτες ATM ανήκουν στον χρήστη και πρέπει να εκτελούν όλες τις λειτουργίες μετάφρασης διευθύνσεων (λογικές διευθύνσεις που είναι γνωστές στις εφαρμογές μετατρέπονται σε πραγματικές διευθύνσειςΑΤΜ). Η τελευταία επιλογή μπορεί να απαιτεί μετάφραση διεύθυνσης από τον χειριστή ή, από τουλάχιστον, η χρήση μιας αρχιτεκτονικής που υποστηρίζει συνδέσεις μεταξύ ιδιωτικών και δημόσιων δικτύων. Μια τέτοια αρχιτεκτονική παρέχεται από το πρωτόκολλο NHRP (Next Hop Routing) που προτείνεται από το IETF. Δεδομένου ότι στοιχεία του πρωτοκόλλου NHRP περιλαμβάνονται στο βασική αρχιτεκτονική ATM Forum MPOA πρότυπο, είναι σαφές ότι το MPOA θα υποστηρίζει τη διαχείριση διευθύνσεων σε μεγάλα δίκτυα ΑΤΜ που είναι συνδεδεμένα με δημόσια συστήματα.
Μακροπρόθεσμα, το ATM έχει τη δυνατότητα να αντικαταστήσει πλήρως τις τεχνολογίες LAN και τα συστήματα διαδικτύου όπως υπάρχουν σήμερα. Ως αποτέλεσμα, τα δίκτυα που βασίζονται σε μεταγωγείς θα είναι πολύ πιο ευέλικτα από τα διασυνδεδεμένα LAN. Το κόστος τέτοιων λύσεων μπορεί επίσης να είναι χαμηλότερο. Πολλοί χρήστες πιστεύουν στην υπόσχεση του ATM και ακόμη και στο αναπόφευκτο της επιτυχίας αυτής της τεχνολογίας. Ωστόσο, η μετάβαση στη χρήση ΑΤΜ παρεμποδίζεται από τις υψηλές τιμές του εξοπλισμού και την πολυπλοκότητα της χρήσης του.
ΕξέλιξηΟι περισσότεροι οργανισμοί εμπίπτουν σε μία από τις τρεις κατηγορίες όσον αφορά τις προοπτικές τους για χρήση ΑΤΜ:
Για κάθε εταιρεία, ο πρώτος κανόνας της εξέλιξης των ATM είναι να αποτρέψει την απώλεια κεφαλαίων που επενδύθηκαν κατά τη φάση αξιολόγησης της τεχνολογίας ATM. Αυτό σημαίνει ότι όταν αγοράζετε εξοπλισμό δικτύου σήμερα, πρέπει να λάβετε υπόψη τη δυνατότητα χρήσης αυτού του εξοπλισμού σε ένα μελλοντικό δίκτυο που θα βασίζεται σε ATM. Εάν πρέπει να εγκαταλείψετε τον εξοπλισμό που αγοράζετε σήμερα, είναι καλύτερα να αναζητήσετε αμέσως άλλη λύση.
Αυτός ο κανόνας εκδηλώνεται πιο ξεκάθαρα κατά την επιλογή διακόπτες δικτύου. Οι συσκευές που αγοράζονται σήμερα πρέπει να μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε συστήματα που βασίζονται σε ATM. Η ελάχιστη απαίτηση είναι η δυνατότητα χρήσης κορμών ATM για επικοινωνία μεταξύ διακοπτών. Συνιστάται επίσης να έχετε μια θύρα (ή υποδοχή για την εγκατάστασή της) στο διακόπτη που σας επιτρέπει να συνδέετε επιτραπέζιους σταθμούς με μια διεπαφή ATM στο μέλλον. Οι δρομολογητές, μέχρι να βρεθεί μια πιο αποτελεσματική λύση για το ΑΤΜ, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται ως συσκευές αιχμής που παρέχουν τη δυνατότητα σύνδεσης παραδοσιακών συσκευών LAN σε δίκτυα ΑΤΜ. Τουλάχιστον, τέτοιες συσκευές πρέπει να διαθέτουν διεπαφή πελάτη μεσολάβησης εξομοίωσης LAN.
Οργανισμοί με «αμυντική» στρατηγική, που σημειώνεται στην κατηγορία τρία, μπορεί να θεωρήσουν την παρουσία μιας θύρας ATM στο μεταγωγέα επαρκή για τις άμεσες προοπτικές χρήσης του ATM (δεν θα το χρησιμοποιήσουμε, αλλά θα το πάρουμε για κάθε περίπτωση).
Οι εταιρείες που σχεδιάζουν το ATM να διαδραματίσει βασικό ρόλο στο δίκτυό τους θα πρέπει να επιλέξουν διακόπτες με θύρες ATM για τη σύνδεση σταθμών επιτραπέζιων υπολογιστών. Το ATM παρέχει ένα ευρύ φάσμα ταχυτήτων για τη σύνδεση επιτραπέζιων σταθμών - από 25 έως 155 Mbit/s. Το ATM25 λειτουργεί με καλωδιακά συστήματα κατηγορίας 3 - 5 και μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη θέση του token ring ή του 10BaseT για σταθμούς με υψηλό επίπεδοαιτήματα δικτύου.
Η μείωση της τιμής του εξοπλισμού ΑΤΜ για επιτραπέζιους σταθμούς είναι σημαντική γιατί σήμερα δεν υπάρχουν πολλές εφαρμογές που δεν μπορούν να κάνουν χωρίς δυνατότητες ΑΤΜ. Πιθανότατα, οι χρήστες των πρώιμων σταθμών ATM θα εργαστούν με μία από τις επιλογές εξομοίωσης LAN που συζητήθηκαν παραπάνω και οι περισσότερες εφαρμογές θα χρησιμοποιούν εξομοίωση και όχι φυσικά API ATM. Οι προσαρμογείς ATM και οι τεχνολογίες μεταγωγής πρέπει να ανταποκρίνονται στις ανάγκες των χρηστών εντός 5 έως 8 ετών και ο ρυθμός με τον οποίο θα καταργηθούν σταδιακά οι παραδοσιακές τεχνολογίες LAN θα καθοριστεί σε μεγάλο βαθμό από τον ρυθμό με τον οποίο επεκτείνονται οι εφαρμογές βίντεο.
Η κατανόηση ότι οι περισσότεροι χρήστες δεν εκτελούν εφαρμογές που απαιτούν δυνατότητες ATM συχνά λειτουργεί ως εμπόδιο στην υιοθέτηση του ATM επειδή κανείς δεν θέλει να ξοδέψει χρήματα για την αγορά αχρησιμοποίητων δυνατοτήτων. Η χρήση ΑΤΜ μόνο σε ορισμένους σταθμούς θα εξαλείψει το περιττό κόστος για αναβαθμίσεις δικτύου.
Εάν αναμένετε να αρχίσετε να χρησιμοποιείτε ATM σε επιτραπέζιους σταθμούς μέσα στα επόμενα δύο χρόνια, πρέπει να επιλέξετε διακόπτες έχοντας αυτό κατά νου. Οι διακόπτες πρέπει να διαθέτουν θύρες για τη σύνδεση σταθμών και θύρες κορμού 155 και 622 Mbit/s για τη σύνδεση των διακοπτών. Οι θύρες ATM πρέπει να υποστηρίζουν εξομοίωση LAN. Είναι επίσης σημαντικό να δοθεί προσοχή στις προοπτικές εφαρμογής υποστήριξης για πρωτόκολλα όπως το RFC 1577 και το MPOA σε διακόπτες. Τέλος, η διεπαφή κορμού για επικοινωνία με άλλους διακόπτες πρέπει να υποστηρίζει το πρότυπο PNNI.
Εάν ένας χειριστής ΑΤΜ προσφέρει τις υπηρεσίες του σε λογικές τιμές ή ο οργανισμός σας σχεδιάζει να εγκαταστήσει τη δική του βάση ΑΤΜ, θα πρέπει να αξιολογήσετε τις ανάγκες σας πριν αγοράσετε εξοπλισμό ΑΤΜ. Απομένει να απαντήσουμε στην ερώτηση "Τι τύπο υπηρεσίας ΑΤΜ πρέπει να χρησιμοποιήσω;"
Τα δημόσια ή ιδιωτικά συστήματα ΑΤΜ θα υποστηρίζουν κανονικά τη σύνδεση συσκευών αναμετάδοσης πλαισίου μέσω ειδικών μετατροπέων (ATM DSU/CSU). Εάν η συμφωνία σας με τον χειριστή του ΑΤΜ απαιτεί την αγορά τέτοιου εξοπλισμού για τη σύνδεση άλλων πηγών κίνησης στο ΑΤΜ, μπορεί να είναι πιο αποτελεσματικό να εφαρμόσετε την υπηρεσία αναμετάδοσης πλαισίου σε υπάρχοντες διακόπτες και να τους συνδέσετε με το ΑΤΜ μέσω συσκευών ακμής.
Εάν χρειάζεται να αγοράσετε πρόσθετες συσκευές για να συνδέσετε συσκευές διασύνδεσης δικτύου (όπως δρομολογητές) στο ΑΤΜ, θα ήταν καλύτερο να αγοράσετε μια διεπαφή ATM για το μεταγωγέα. Αυτή η διεπαφή μπορεί να χρησιμοποιηθεί ακόμη και μετά τη μετάβαση στο ATM, ενώ οι συσκευές DSU/CSU θα γίνουν απλώς περιττές μετά από μια τέτοια μετάβαση. Υπάρχουν τρεις επιλογές για τη σύνδεση του ΑΤΜ με διακόπτες:
Με οποιαδήποτε επιλογή για μετάβαση σε ΑΤΜ, το πρώτο καθήκον που προκύπτει είναι η οργάνωση αυτοκινητοδρόμων. Η οργάνωση συμπαγών ραχοκοκαλιών (καταρριφθείσα ραχοκοκαλιά) χωρίς τη χρήση τεχνολογίας ATM σε αυτή την περίπτωση θα είναι μια πολύ επικίνδυνη απόφαση. Κατά τη μετάβαση σε ATM, οι βασικές τεχνολογίες πρέπει να αλλάξουν πρώτα. Το πιο κρίσιμο βήμα για τη μετάβαση στο ATM θα είναι το πρώτο βήμα μακριά από την παραδοσιακή εναλλαγή LAN. Σε συστήματα μεταγωγής LAN χωρίς κορμούς ATM, οι κορμοί δεν χρησιμοποιούν τεχνολογίες ATM και, επομένως, η αναβάθμιση των κορμών θα είναι ένα αρκετά επικίνδυνο βήμα. Στην ιδανική περίπτωση, οι διακόπτες LAN θα πρέπει να υποστηρίζουν ATM και άλλους τύπους κορμού (για παράδειγμα, FDDI).
Η μετάβαση των αιτήσεων σε ΑΤΜ θα είναι σταδιακή. Σε επιτραπέζιους σταθμούς, το ATM θα χρησιμοποιηθεί αρχικά για την εξομοίωση ενός LAN και την εκτέλεση μιας σειράς παραδοσιακών εφαρμογών LAN. Καθώς επεκτείνεται η υποδομή των ΑΤΜ, θα είναι δυνατή η σύνδεση μεγάλες ομάδεςχρήστες σε «καθαρά» δίκτυα ATM. Αυτό θα σας επιτρέψει να χρησιμοποιήσετε ειδικές εφαρμογές που έχουν σχεδιαστεί για την ποιότητα της υπηρεσίας ATM (βίντεο, πολυμέσα, κ.λπ.) ή να απλοποιήσετε την εργασία με παραδοσιακές ροές δεδομένων λόγω υψηλότερης απόδοσης ATM.
Το ATM, όπως υλοποιείται, θα κάνει το δίκτυο της εταιρείας πιο αρμονικό - πρώτα σε επίπεδο κορμού και στη συνέχεια για επιτραπέζια συστήματα. Η πλήρης μετάβαση στο ATM πιθανότατα θα καθοριστεί από τον ρυθμό μείωσης των τιμών για τις θύρες και τους προσαρμογείς επιτραπέζιων υπολογιστών, καθώς και από την εφαρμογή υποστήριξης για δυνατότητες σε προγράμματα εφαρμογών. Η χρήση μιας ενιαίας τεχνολογίας για την οργάνωση κορμών, τη σύνδεση σταθμών επιτραπέζιων υπολογιστών και κατανεμημένων δικτύων μπορεί τελικά να προσφέρει σημαντική εξοικονόμηση πόρων.
Μακροπρόθεσμα, το ATM θα πρέπει να γίνει μια ενοποιημένη αρχιτεκτονική για ενδοεταιρικές και διεταιρικές επικοινωνίες. Οι εικονικές συσκευές μεταγωγής που χρησιμοποιούνται από συστήματα επιτραπέζιου υπολογιστή μπορούν να επεκταθούν για να υποστηρίζουν συνδέσεις SVC από δημόσιους φορείς εκμετάλλευσης δικτύων, καθιστώντας το ATM μια καθολική τεχνολογία δικτύωσης πολυμέσων. Πρωτόκολλα όπως το NHRP είναι ένα μέσο παροχής καθολικών επικοινωνιών, αλλά η πιθανή σουίτα πρωτοκόλλων ATM για πολυμέσα πιθανότατα θα βασίζεται σε υπηρεσίες καταλόγου.
Ο βαθμός επίδρασης των καθολικών επικοινωνιών πολυμέσων στις επιχειρήσεις είναι αρκετά δύσκολο να προβλεφθεί δεδομένης της έλλειψης εναλλακτικές επιλογές. Αναμφίβολα, το ATM θα παίξει σημαντικό ρόλο στο εμπόριο, την υγειονομική περίθαλψη και την εκπαίδευση μέσω συστημάτων διάδοσης πληροφοριών. Τα συστήματα ATM βασίζονται σε οικονομικά αποδοτική τεχνολογία πολυπλεξίας για να ξεπεραστούν τα εμπόδια που σχετίζονται με τη φύση της κυκλοφορίας σε πολλές εφαρμογές.
Λαμβάνοντας υπόψη όλες αυτές τις επιρροές, η τεχνολογία ATM παραμένει μια ελκυστική εφαρμογή και είναι σαφές ότι πολλοί χρήστες θα είναι έτοιμοι να μεταβούν στο ATM στο εγγύς μέλλον. Αυτό σημαίνει ότι ο οργανισμός σας μπορεί γρήγορα να ξεκινήσει με το ATM και να επεκτείνει τη χρήση της τεχνολογίας για να βελτιώσει τη λειτουργική του απόδοση.
Οι τεχνικές πληροφορίες που περιέχονται σε αυτό το έγγραφο υπόκεινται σε αλλαγές χωρίς προειδοποίηση.
© 1997 Xylan Corporation.
Μετάφραση στα Ρωσικά © 1998, BiLiM Systems Ltd.
Ωστόσο, η ανάπτυξη του Broadband ISDN (BISDN) οδήγησε στη δημιουργία μιας μεθόδου μετάδοσης που ήταν πολύ διαφορετική από τη στενής ζώνης ISDN (NISDN), γνωστή ως Asynchronous Transfer Mode.
Το ATM συνδυάζει τις δυνατότητες δύο τεχνολογιών - μεταγωγής πακέτων και μεταγωγής κυκλώματος. Το ATM μετατρέπει όλους τους τύπους φορτίου σε μια ροή κυψελών (κελί) μήκους 53 byte. Όπως φαίνεται στο Σχ. 10.1, το κελί αποτελείται από 48 byte φορτίο επί πληρωμήκαι 5 byte επί κεφαλής, το οποίο επιτρέπει σε αυτό το κελί να μεταδίδεται μέσω του δικτύου.
Η μέθοδος ATM επικεντρώνεται στη σύνδεση με μια μέθοδο μεταγωγής πακέτων που παρέχει μια δεδομένη ποιότητα υπηρεσίας (QoS - Quality of Service). Το ATM έχει σχεδιαστεί για υψηλές ταχύτητες μετάδοσης, καθώς και για διάφορους τύπους φορτίων: ομοιόμορφη ροή φορτίου, παλμικό φορτίο (διάσπασης) και άλλους τύπους ενδιάμεσα.
Ρύζι. 10.1.
Το μοντέλο αναφοράς πρωτοκόλλου BISDN φαίνεται στην Εικ. 10.2. Το μοντέλο περιέχει τρία επίπεδα: το επίπεδο χρήστη (Uplane), το επίπεδο ελέγχου (C-plane) και το επίπεδο διαχείρισης (M-plane). Επίπεδο χρήστη(U-plane), περιλαμβάνει τη μετάδοση και λήψη όλων των τύπων δεδομένων, παρέχοντας έλεγχο ροής και προστασία από σφάλματα. Έχει δομή επιπέδου.
Αεροπλάνο ελέγχου(C-plane) περιέχει ένα σύνολο πρωτοκόλλων που χρησιμοποιούνται για τη σηματοδότηση κατά τη δημιουργία, την παρακολούθηση και την απελευθέρωση μιας σύνδεσης. Έχει δομή επιπέδου.
επίπεδο διαχείρισης(M-plane) περιλαμβάνει δύο επίπεδα: διαχείριση επιπέδου και διαχείριση αεροπλάνου.
Οι συναρτήσεις ελέγχου επιπέδου περιέχουν ένα σύνολο πρωτοκόλλων που συντονίζουν:
Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα επίπεδα του επιπέδου χρήστη και ελέγχου.
Το επίπεδο χρήστη έχει τρία κύρια επίπεδα για την υποστήριξη εφαρμογών χρήστη: φυσική, προσαρμογή ATM και επίπεδο ATM. Το ATM Adaptation Layer (AAL) έχει διάφορους τύπους, οι λειτουργίες των οποίων καθορίζονται από διαφορετικές κατηγορίες φορτίου χρήστη. Το επίπεδο προσαρμογής μετατρέπει τις μονάδες δεδομένων χρήστη (SDU - Service Data Unite) σε μπλοκ 48 byte που μεταφέρονται από κελιά ATM. Το Σχήμα 10.3 δείχνει τις πληροφορίες που δημιουργούνται διάφορες εφαρμογές: μετάδοση ομιλίας, μετάδοση δεδομένων, μετάδοση βίντεο.
Ρύζι. 10.3.
- μια κανονική ροή που προέρχεται από τον μετατροπέα αναλογικών πληροφοριών σε ψηφιακά δείγματα (A/D).
- καρέ εικόνων, τα οποία μετά τη συμπίεση είναι πακέτα διαφορετικού μήκους.
- μια ροή δεδομένων που είναι μια ροή πακέτων μήκους ριπής.
Το καθήκον της συσκευής επιπέδου AAL είναι να μετατρέψει τις πληροφορίες, να τις σπάσει σε μπλοκ και να τις παρέχει για μετάδοση μέσω του επιπέδου ATM, το οποίο επιτρέπει στο σύστημα να μεταφέρει όλα τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα μιας δεδομένης εφαρμογής (για παράδειγμα, ακολουθίες ρολογιού). Μπορεί να σημειωθεί ότι οι λειτουργίες AAL μπορούν να βρίσκονται στον τερματικό εξοπλισμό, ενώ άλλες λειτουργίες μπορούν να εκτελεστούν από το δίκτυο, όπως φαίνεται στο Σχ. 10.4.
Ρύζι. 10.4.
επίπεδο ΑΤΜασχολείται μόνο με τη σειριακή μετάδοση κυψελών ATM που λαμβάνονται από το επίπεδο AAL σε μια σύνδεση που έχει δημιουργηθεί μέσω του δικτύου (το επίπεδο ελέγχου είναι υπεύθυνο για τη δημιουργία της σύνδεσης). Το επίπεδο ATM δέχεται μπλοκ πληροφοριών 48 byte από το AAL και τα προσαρτά με μια κεφαλίδα 5 byte για να σχηματίσει ένα κελί (ATM). Η κεφαλίδα περιέχει μια ετικέτα που καθορίζει τις ιδιότητες της σύνδεσης που δημιουργείται και χρησιμοποιείται από τον διακόπτη για να καθορίσει το επόμενο σκέλος της διαδρομής, καθώς και τον τύπο της προτεραιότητας.
ΑΤΜ μπορεί να παρέχει διαφορετική ποιότηταυπηρεσίες σε διαφορετικές συνδέσεις. Αυτό ορίζεται πριν από την παροχή της υπηρεσίας με ειδική συμφωνία μεταξύ του χρήστη και του παρόχου υπηρεσιών, η οποία ονομάζεται σύμβαση παροχής υπηρεσιών. Ο χρήστης αναπτύσσει απαιτήσεις που καθορίζονται από το φορτίο που του παρέχεται και τον παράγοντα ποιότητας (QoS) κατά την πραγματοποίηση της επικοινωνίας. Εάν το δίκτυο μπορεί να παρέχει την απαιτούμενη ποιότητα, τότε η σύμβαση καθιερώνει εγγυημένη QoS εφόσον ο χρήστης πληροί όλα τα χαρακτηριστικά της καθιερωμένης κίνησης. Ο μηχανισμός ουράς και προγραμματισμού σε μεταγωγείς ATM παρέχει τη δυνατότητα παροχής πληροφοριών με ένα δεδομένο QoS. Προκειμένου να παραδοθούν πληροφορίες με το προβλεπόμενο QoS, τα δίκτυα ATM χρησιμοποιούν έναν μηχανισμό επιτήρησης. Θα συζητηθεί περαιτέρω.
Ανάλογα με τον αριθμό των συνδεδεμένων χρηστών, η λειτουργία ATM υποστηρίζει δύο τύπους συνδέσεων: point-to-point και point-to-multipoint. Η επικοινωνία από σημείο σε σημείο μπορεί να είναι μονοκατευθυντική ή αμφίδρομη. Στην τελευταία περίπτωση, κάθε κατεύθυνση μπορεί να έχει το δικό της QoS. Μια σύνδεση από σημείο σε πολλά σημεία είναι πάντα μονής κατεύθυνσης και δημιουργείται από έναν χρήστη σε πολλούς. Όσον αφορά τον χρόνο διατήρησης της σύνδεσης, το ATM παρέχει μόνιμη εικονική σύνδεση (Permanent Virtual Connection - PVC) και εικονικές συνδέσεις μεταγωγής (Switch Virtual Connection - SVC). Το PVC λειτουργεί ως μόνιμη γραμμή που μισθώνεται μεταξύ των μερών χρηστών. Τα σημεία σύνδεσης ορίζονται από τον διαχειριστή δικτύου Με το SVC, τα τελικά σημεία ορίζονται κατά την έναρξη της κλήσης κατόπιν αιτήματος των χρηστών.
Το SVC δημιουργείται μέσω διαδικασιών σηματοδότησης. Ο αρχικός χρήστης πρέπει να αλληλεπιδρά με το δίκτυο χρησιμοποιώντας τη διεπαφή χρήστη-δικτύου (UNI), όπως φαίνεται στο σχήμα. 10.7.
Το αίτημα σύνδεσης διαδίδεται μέσω του δικτύου και τελικά περιλαμβάνει μια ανταλλαγή UNI μεταξύ του δικτύου και του τερματικού προορισμού.
Μέσα στο ίδιο δίκτυο, οι σταθμοί αλληλεπιδρούν σύμφωνα με τη διεπαφή δικτύου-δικτύου (NNI). Οι σταθμοί που ανήκουν σε διαφορετικά δίκτυα αλληλεπιδρούν μέσω της διεπαφής ευρείας ζώνης Intercarrier (B-ICI). Εξερχόμενος
Δίκτυα και Τεχνολογίες ΑΤΜΗ τεχνολογία ATM (Asynchronous Transfer Mode) είναι μια από τις πιο υποσχόμενες τεχνολογίες για την κατασκευή δίκτυα υψηλής ταχύτητας. Εξασφαλίζει την πιο αποτελεσματική χρήση του εύρους ζώνης του καναλιού επικοινωνίας κατά τη μετάδοση διάφορα είδηπληροφορίες: πληροφορίες φωνής, βίντεο, δεδομένα από διάφορους τύπους συσκευών - ασύγχρονα τερματικά, κόμβοι δικτύου δεδομένων, τοπικά δίκτυα κ.λπ. (Τέτοια δίκτυα περιλαμβάνουν σχεδόν όλα τα δίκτυα τμημάτων). Τα δίκτυα που χρησιμοποιούν τεχνολογία ATM ονομάζονται Δίκτυα ΑΤΜ.Η αποτελεσματικότητα της τεχνολογίας ATM έγκειται στη δυνατότητα χρήσης διαφόρων διεπαφών για τη σύνδεση των χρηστών σε δίκτυα ATM.
Κύρια χαρακτηριστικά της τεχνολογίας ATM.
1. Το ATM είναι μια ασύγχρονη τεχνολογία επειδή μικρά πακέτα, που ονομάζονται κύτταρα, μεταδίδονται μέσω του δικτύου χωρίς να καταλαμβάνουν συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα, όπως συμβαίνει στα κανάλια Β των δικτύων ISDM.
2. Η τεχνολογία ATM επικεντρώνεται στην προκαταρκτική (πριν από τη μετάδοση πληροφοριών) δημιουργία μιας σύνδεσης μεταξύ δύο σημείων αλληλεπίδρασης. Μόλις δημιουργηθεί μια σύνδεση, οι κυψέλες ATM δρομολογούνται, επειδή κάθε κελί έχει πεδία που προσδιορίζουν τη σύνδεση στην οποία ανήκει.
3. Η τεχνολογία ATM επιτρέπει την κοινή μετάδοση διαφόρων τύπων σημάτων, συμπεριλαμβανομένων σημάτων ομιλίας, δεδομένων και βίντεο. Η ταχύτητα μεταφοράς που επιτυγχάνεται σε αυτήν την περίπτωση (από 155 Mbit/s έως 2,2 Gbit/s) μπορεί να παρασχεθεί σε έναν χρήστη, μια ομάδα εργασίας ή σε ολόκληρο το δίκτυο. Η κυψέλη ATM δεν παρέχει θέσεις για ορισμένους τύπους μεταδιδόμενων πληροφοριών, επομένως η χωρητικότητα του καναλιού ρυθμίζεται με την κατανομή εύρους ζώνης στον καταναλωτή.
4. Δεδομένου ότι οι μεταδιδόμενες πληροφορίες χωρίζονται σε κελιά σταθερού μεγέθους (53 bytes), οι αλγόριθμοι μεταγωγής τους υλοποιούνται σε υλικό, γεγονός που εξαλείφει τις καθυστερήσεις που είναι αναπόφευκτες στην εφαρμογή λογισμικού της εναλλαγής κυψελών.
5. Η τεχνολογία ATM έχει επεκτασιμότητα, δηλ. για να αυξήσετε το μέγεθος του δικτύου με κλιμακωτές συνδέσεις πολλών μεταγωγέων ATM.
6. Η κατασκευή δικτύων ΑΤΜ και η εφαρμογή αντίστοιχων τεχνολογιών είναι δυνατή με βάση γραμμές επικοινωνίας οπτικών ινών, ομοαξονικά καλώδια και μη θωρακισμένο συνεστραμμένο ζεύγος. Ωστόσο, το πρότυπο για κανάλια επικοινωνίας οπτικών ινών της σύγχρονης ψηφιακής ιεραρχίας SDH επιλέχθηκε ως το πρότυπο για φυσικά κανάλια για ΑΤΜ. Η τεχνολογία πολυπλεξίας και μεταγωγής που αναπτύχθηκε για την SDH έχει γίνει τεχνολογία ATM.
7. Οι τεχνολογίες ATM μπορούν να εφαρμοστούν σε δίκτυα ATM σχεδόν οποιασδήποτε τοπολογίας, αλλά ο τερματικός εξοπλισμός χρήστη συνδέεται με μεταγωγείς ATM μέσω μεμονωμένων γραμμών σε διαμόρφωση αστεριού.
Κύριος διαφορά μεταξύ της τεχνολογίας ATMαπό άλλες τεχνολογίες τηλεπικοινωνιών έγκειται στην υψηλή ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών (στο μέλλον - έως 10 Gbit/s), και δεν υπάρχει σύνδεση με καμία ταχύτητα. Είναι επίσης σημαντικό τα δίκτυα ΑΤΜ να συνδυάζουν τις λειτουργίες παγκόσμιων και τοπικών δικτύων, παρέχοντας ιδανικές συνθήκεςγια «διαφανή» μεταφορά διαφόρων τύπων κίνησης και πρόσβαση σε υπηρεσίες και υπηρεσίες δικτύων ΑΤΜ που αλληλεπιδρούν με το δίκτυο.
Η τεχνολογία ATM επιτρέπει τη χρήση τόσο μόνιμων (PVC) όσο και μεταγωγής εικονικών κυκλωμάτων (SVC).
Τα μόνιμα PVC είναι μια σύνδεση (μετά από προδιαμόρφωση) μεταξύ χρηστών δικτύου που επικοινωνούν συνεχώς. Οι συσκευές που συνδέονται με ένα μόνιμο εικονικό κύκλωμα πρέπει να διατηρούν μάλλον δυσκίνητους πίνακες δρομολόγησης που παρακολουθούν όλες τις συνδέσεις στο δίκτυο. Επομένως, οι σταθμοί εργασίας που συνδέονται με PVC πρέπει να έχουν πίνακες δρομολόγησης όλων των άλλων σταθμών στο δίκτυο, κάτι που είναι παράλογο και μπορεί να προκαλέσει καθυστερήσεις μετάδοσης.
Τα εικονικά κυκλώματα μεταγωγής (SVC) εξαλείφουν την ανάγκη διατήρησης πολύπλοκων πινάκων δρομολόγησης και έτσι βελτιώνουν την απόδοση του δικτύου. Εδώ η σύνδεση πραγματοποιείται δυναμικά, χρησιμοποιώντας δρομολογητές ATM.Σε αντίθεση με τους παραδοσιακούς δρομολογητές που απαιτούν φυσική σύνδεσητμήμα δικτύου σε κάθε θύρα του, οι δρομολογητές ATM δεν χρησιμοποιούν αρχιτεκτονική προσανατολισμένη στη φυσική σύνδεση, αλλά αρχιτεκτονική εικονικού δικτύου προσανατολισμένη στο πρωτόκολλο. Τέτοιοι δρομολογητές είναι απαραίτητοι και βολικοί για τη δημιουργία ενός εικονικού δικτύου, το οποίο χαρακτηρίζεται από τη δυνατότητα εναλλαγής χρηστών που βρίσκονται οπουδήποτε στο δίκτυο από το ένα τμήμα στο άλλο διατηρώντας παράλληλα την εικονική διεύθυνση της ομάδας εργασίας, γεγονός που απλοποιεί το έργο του διαχειριστή δικτύου να αναλάβει υπόψη αλλαγές στη λίστα χρηστών.
Η τεχνολογία ATM είναι ικανή να επεξεργάζεται κίνηση διαφόρων κατηγοριών.
Οι υπάρχουσες προδιαγραφές παρέχουν τέσσερις κατηγορία κυκλοφορίας,που μπορεί να είναι σε λειτουργία ATM.
Κλάση Α - σύγχρονη κίνηση με σταθερό ρυθμό μετάδοσης και με προκαταρκτική εγκατάσταση σύνδεσης. Το πρωτόκολλο που εξυπηρετεί την κίνηση αυτής της κλάσης έχει σχεδιαστεί για να καλύπτει τις ανάγκες για υπηρεσίες δικτύου ενώ μεταδίδει πληροφορίες με σταθερή ταχύτητα (μετάδοση και λήψη κυψελών ΑΤΜ κατά μήκος της διαδρομής ΑΤΜ εκτελούνται με την ίδια ταχύτητα). Παραδείγματα τέτοιας κίνησης - ασυμπίεστη ομιλία, πληροφορίες βίντεο.
Κατηγορία Β - σύγχρονη κίνηση με μεταβλητή ταχύτητα μετάδοσης και εγκατάσταση προ-σύνδεσης (για παράδειγμα, συμπιεσμένη ομιλία, πληροφορίες βίντεο). Εδώ, όπως στην περίπτωση της κυκλοφορίας κατηγορίας Α, απαιτείται συγχρονισμός του εξοπλισμού αποστολέα και παραλήπτηκαι προκαταρκτική δημιουργία επικοινωνίας μεταξύ τους, αλλά επιτρέπεται μεταβλητή ταχύτητα μετάδοσης. Οι πληροφορίες μεταδίδονται σε σταθερά διαστήματα, αλλά ο όγκος τους μπορεί να διαφέρει κατά τη διάρκεια της συνεδρίας μετάδοσης. Εάν η ποσότητα των πληροφοριών που μεταδίδονται υπερβαίνει το σταθερό μέγεθος μιας κυψέλης, αυτές οι πληροφορίες χωρίζονται σε πολλά κελιά, τα οποία συναρμολογούνται στον προορισμό.
Κατηγορία Γ - ασύγχρονη κυκλοφορία με μεταβλητή ταχύτητα μετάδοσης και εγκατάσταση προ-σύνδεσης. Εδώ, δεν απαιτείται συγχρονισμός του εξοπλισμού αποστολέα και παραλήπτη. Αυτή η μέθοδος μετάδοσης είναι απαραίτητη σε δίκτυα μεταγωγής πακέτων (δίκτυα X.25, Internet, δίκτυα αναμετάδοσης πλαισίου). Η κυκλοφορία κατηγορίας C θα γίνει προφανώς η κύρια για τη μετάδοση πληροφοριών σε παγκόσμια δίκτυα.
Κατηγορία D - ασύγχρονη κίνηση με μεταβλητό ρυθμό μετάδοσης bit και χωρίς σύνδεση. Το πρωτόκολλο που ελέγχει την παράδοση της κυκλοφορίας κατηγορίας D έχει σχεδιαστεί για να παρέχει εναλλαγή δεδομένων χωρίς σύνδεση πολλών bit. Αυτό το πρωτόκολλο προβλέπει τη χρήση πλαισίων μεταβλητού μήκους: με τη βοήθεια του πομπού, κάθε πλαίσιο χωρίζεται σε τμήματα σταθερού μεγέθους, τα οποία τοποθετούνται σε κελιά ATM. ο δέκτης συναρμολογεί τα τμήματα στο αρχικό πλαίσιο, ολοκληρώνοντας έτσι μια διαδικασία που ονομάζεται τμηματοποίηση και συναρμολόγηση. Ο τρόπος ασύγχρονης μετάδοσης βασίζεται στην έννοια των δύο τερματικών σημείων δικτύου (συστήματα συνδρομητών, τερματικά) που επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω ενός συνόλου ενδιάμεσων διακοπτών. Σε αυτήν την περίπτωση, χρησιμοποιούνται δύο τύποι διεπαφών: η διεπαφή χρήστη με το δίκτυο (UNI - User-to-Network Interface) και η διεπαφή μεταξύ των δικτύων (NNI - Network-to-Network Interface). Το UNI συνδέει τη συσκευή τελικού χρήστη με έναν δημόσιο ή ιδιωτικό διακόπτη ATM και το NNI είναι μια σύνδεση επικοινωνίας μεταξύ δύο μεταγωγέων ATM στο δίκτυο (Εικόνα 13.4).
Ρύζι. 13.4. Δίκτυο που βασίζεται σε ΑΤΜ
Μια σύνδεση μεταξύ δύο τερματικών σημείων δικτύου (υπενθυμίζουμε ότι η τεχνολογία ATM επικεντρώνεται στην προεγκατάσταση μιας σύνδεσης) προκύπτει από τη στιγμή που ένα από αυτά μεταδίδει ένα αίτημα στο δίκτυο μέσω UNI. Αυτό το αίτημα αποστέλλεται μέσω μιας αλυσίδας διακοπτών ATM στον προορισμό για διερμηνεία. Εάν ο κόμβος προορισμού αποδεχτεί ένα αίτημα σύνδεσης, τότε ένα εικονικό κανάλι οργανώνεται στο δίκτυο ATM μεταξύ των δύο σημείων. Οι συσκευές UNI αυτών των σημείων και οι ενδιάμεσοι κόμβοι δικτύου (δηλαδή διακόπτες ATM) διασφαλίζουν τη σωστή δρομολόγηση των κυψελών λόγω του γεγονότος ότι κάθε κελί ATM περιέχει δύο πεδία - αναγνωριστικό εικονικής διαδρομής (VPI)
Virtual Path Identifier) και Virtual Channel Identifier (VCI
Virtual Circuit Identifier). Οι πληροφορίες που περιέχονται στα πεδία VPI και VCI μιας κυψέλης ATM χρησιμοποιούνται για την ξεκάθαρη επίλυση του προβλήματος δρομολόγησης, ακόμη και αν το τελικό σύστημα έχει πολλές εικονικές συνδέσεις.
Η κινητήρια δύναμη πίσω από την ανάπτυξη της τεχνολογίας ATM είναι η αποτελεσματικότητά της στην εξυπηρέτηση εφαρμογών χαμηλής ταχύτητας και η ικανότητα λειτουργίας σε σχετικά χαμηλές ταχύτητες (από 2 Mbit/s). Δεν είναι σωστό να μιλάμε για «ανταγωνισμό» μεταξύ δικτύων FR και ATM, καθώς επί του παρόντος το FR είναι η κύρια διεπαφή πρόσβασης στα δίκτυα ATM, επιτρέποντας τη μετάδοση ετερογενούς κίνησης μέσω του δικτύου ATM, κατανέμοντας δυναμικά το εύρος ζώνης.
Συνδυασμός ετερογενών τηλεπικοινωνιακών δικτύων που βασίζονται διάφορες τεχνολογίες(X.25, FR, IP, κ.λπ.), η παροχή στους χρήστες με το πλήρες φάσμα των υπηρεσιών είναι προς το παρόν δυνατή μόνο με χρήση της τεχνολογίας ATM. Οι δυνατότητες αυτής της τεχνολογίας για το συνδυασμό διαφορετικών TSS αυξάνονται, παρά τις σημαντικές διαφορές τους, οι κυριότερες από τις οποίες είναι: προσαρμοστικότητα στη μετάδοση ετερογενών πληροφοριών (δεδομένα, φωνή, πληροφορίες βίντεο). σε δυνατότητα πλήρη χρήσηδιαθέσιμο εύρος ζώνης και προσαρμογή στην ποιότητα των καναλιών επικοινωνίας· διαθεσιμότητα και ποιότητα εξοπλισμού διεπαφής για επικοινωνία με άλλα δίκτυα· στον βαθμό διασποράς των στοιχείων του δικτύου, καθώς και στον βαθμό επικράτησης σε μια συγκεκριμένη περιοχή.
