Особенности технологии ATM. Интерфейсы, протоколы.

Коммутация каналов выгодна для передачи аудио и видео информации вследствие изохронности обмена. Недостаток – недоиспользование проп. способности. Коммутация пакетов хорошо использует проп. Способность каналов и оптимальна для обмена данными. Логические (виртуальные) каналы X.25 и Frame Relay позволяют улучшить положение, но при перегрузке – не обеспечивают изохронности. Компромиссом является режим коммутации ячеек. Ячейка – это небольшой пакет фиксированной длины 53 байта. Появляется изохронность, гибкость пакетной коммутации. Скорость определяется скоростью узла.
ATM (Asynchronous Transfer Mode) разрабатывалась как универсальный транспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг (ISDN). Единообразие, обеспечиваемое ATM, заключается в следующих ее возможностях:
Передача в рамках одной транспортной системы компьютерного и мультимедийного трафика с заданным качеством обслуживания;

1) Общими транспортными протоколами для локальных и глобальных сетей;

2) Сохранением имеющейся инфраструктуры физических каналов и физ. протоколов;

3) Взаимодействием с унаследованными протоколами локальных и глобальных сетей.

Основные принципы ATM:
1) Имеет классическую структуру территориальной сети;

2)Коммутаторы ATM используют 20-ти байтные адреса конечных узлов для адресации трафика на основе виртуальных каналов. Адрес конечного узла имеет иерархическую структуру.

3)Для ускорения коммутации используется понятие виртуального пути, который объединяет виртуальные каналы, имеющие в сети ATM общий маршрут. Идентификатор вирт. пути (VPI) является старшей частью локального адреса. Соединение конечной станции с коммутатором нижнего уровня определяется стандартом (UNI).

Стандарт ATM не вводит спецификаций на физическом уровне, а основан на технологии SDH/SONET.
Особенности технологии ATM лежат в области качества обслуживания разнородного трафика. Трафик вычислительных сетей имеет ярко выраженный асинхронный пульсирующий характер с высокой чувствительностью к потерям данных. Мультимедийный трафик имеет низкий коэффициент пульсации, высокую чувствительность к задержкам и низкую – к потерям данных. На возможность совмещения этих двух видов трафика оказывает влияние размер этих пакетов. В технологии ATM независимо от трафика пакет 53 байта делится на 3 части: 48 байт –данные, 5 байт – заголовок. Задачу совмещения разнородного трафика можно решить, если привлечь идею заказа пропускной способности и качества обслуживания. Были выбраны следующие параметры, характеризующие трафик:

1) Постоянная CBR/переменная VBR;

2) Требования к синхронизации между передающей и принимающей сторонами;

3) Тип протокола с установлением соединения, без установления соединения.

Высокие скорости в ATM обеспечиваются:
Большим числом каналов с временным мультиплексированием, что позволяет применить статистическое мультиплексирование;

1) Отрицательной квитанцией при искажениях сообщений только от конечного пункта;

2) Упрошена маршрутизация (маршрутизация от источника)

3) Фиксированная длина пакета – упрощает алгоритмы управления и буферизации данных и исключает необходимость инкапсуляции и конвертирования пакетов при смене форматов в промежуточных сетях.

4) Динамическое перераспределение нагрузки за счет периодического включения специальной ячейки “RM”, которая сигнализирует о перегрузке или недогрузке канала.

Обобщенная характеристика ATM:
Передача в виде ячеек – фиксированная длина делает проще анализ, ускоряет обработку, понижает требования к буферу. Малый размер понижает задержку;

1) Сеть с установлением соединения – источник до передачи должен установить соединение с получателем;

2) Коммутируемая сеть:

· Все устройства непосредственно подключены к ATM-коммутаторам.

· ATM-коммутаторы устанавливают соединения с выбором оптимального маршрута.

· При передаче ATM-коммутаторы пересылают пакеты заранее выбранному узлу оптимального маршрута.

· ATM-коммутаторы обычно не блокирующие. Т.е. ячейки передаются немедленно без буферизации.

Уровни ATM:
1)Физический. Устанавливает:
- Какие среды передачи используются;
- На каких скоростях идет передача;
- Как получить биты из среды передачи;
- Как преобразовать принятые биты в ячейки;
- Как передавать ячейки уровню ATM.
2)Адаптационный.

§ Хоть и относится к сетевому, достаточно близок к транспортному. На нем происходит разделение сообщения на 48-байтные ячейки, преобразование битовых входных протоколов в один, соблюдение пропорций между числом ячеек для данных голосовой и видео информации, а также происходит определение вида сервиса с определенной скоростью передачи. На уровне ATM каждой ячейке добавляется 5-байтный заголовок с маршрутной информацией.

§ Уровень адаптации представляет собой набор протоколов AAL1-AAL5 для преобразования сообщений в ячейки нужного формата. Каждый протокол обрабатывает трафик определенного класса.

Нижний подуровень является подуровнем сегментации и реассемблирования.
Верхний подуровень – подуровень конвергенции, который зависит от класса трафика. На нем решаются задачи временной синхронизации, контроля, коррекции битовых ошибок, контроля целостности пакета компьютерного протокола.
Ни один из протоколов адаптации ALL при передаче пользовательских данных конечных узлов не занимается восстановлением потерянных или искаженных данных. Протоколы ALL для своей работы исп-ют служ-ю инф-ю, размещ-ся в заголовках. После приема ячеек из виртуального канала, подуровень сегментации соб-ет исходное сообщ-е с помощью заголовков, кот для ком-в АТМ явл-ся прозрачн-ми и они помещаются в 48 байт-ое поле яч-ки. После сборки сообщ-я, протокол пров-ет служ-ые поля загол-ка и конца, и выносит решение о корректности получ-ой инфы. Максимум что он может сделать – уведомить о таком событии.
Протоколы адаптации при пере-чи трафика раб-ют только в конечных узлах. За последние годы появилось разрешение использ-ть для одного и того же класса различные протоколы.
В сети ATM выделяется 5 классов трафика: A B C D X
Ежегодный прирост ATM сетей приблизительно 20%. Обычно применяется на магистралях. Основной конкурент – Gigabit Ethernet. Но там где важно качество обслуживания, ATM - вне конкуренции. Сети ATM являются более выгодной средой соединения IP-маршрутизаторов, чем выделенные каналы SDH, т.к. виртуальный канал ATM может динамически перераспределять свою пропускную способность между пульсирующим трафиком клиентов IP-сетей.