Технология ATM

Технология ATM (Asynchronous Transfer Mode – режим асинхронной передачи) – технология коммутации ячеек, формирующая ядро BISDN (Broadband ISDN), обеспечивающая передачу цифровых, голосовых и мультимедийных данных по одним и тем же линиям. Термин «асинхронный» в названии технологии указывает на её отличие от синхронных технологий с фиксированным распределением пропускной способности канала между информационными потоками.

В качестве среды передачи информации в сети ATM используется оптоволоконный кабель и неэкранированная витая пара. Скорость передачи данных до 2,488 Гбит/с. Используемые коды – 4В/5В и 8В/10В.

В качестве транспортного механизма ATM использует широкополосную ISDN (Synchronous Digital Hierarchy – синхронная цифровая иерархия) для обеспечения создания единой, универсальной, высокоскоростной сети. Технология ATM используется в сетях любого класса (локальная, глобальная) для передачи любых видов трафика: низко-, средне- (факс, почта, данные), высокоскоростной в реальном масштабе времени (голос, видео); работает с самыми разнообразными терминалами и по самым разным каналам связи.

Основные компоненты сети ATM:

коммутатор – быстродействующее специализированное устройство, аппаратно реализующее функцию коммутации ячеек ATM между несколькими своими портами. Коммутатор состоит из коммутатора виртуальных путей и коммутатора виртуальных каналов, что обеспечивает дополнительное увеличение скорости обработки ячеек. Коммутатор анализирует значения идентификаторов виртуального пути и виртуального канала у ячеек, поступающие на его входной порт, и направляет эти ячейки на один из выходных портов. Для определения номера выходного порта коммутатор использует динамически создаваемую таблицу коммутации;

устройства CPE (Customer Premises Equipment) – обеспечивают адаптацию информационных потоков пользователя при передаче с использованием технологии ATM.

Стандарт D-ISDN определяет для сети ATM интерфейсы:

UNI (User-to-Network Interface) – пользователь-сеть;

NNI (Network-to-Network Interface) – сеть-сеть;

взаимодействие оборудования ATM с устройствами локальных сетей.

Для передачи данных организуется виртуальное соединение. В пределах интерфейса NNI виртуальное соединение определяется уникальным сочетанием идентификатора виртуального пути и идентификатора виртуального канала. Виртуальный канал – фрагмент логического соединения, по которому производится передача данных одного пользовательского процесса. Виртуальный путь – группа виртуальных каналов, которые в пределах данного интерфейса имеют одинаковое направление передачи данных.

Передача информации в сетях ATM происходит после предварительного установления соединений, выполняемого высокоскоростными коммутаторами. Коммутаторы создают широкополосный физический канал, в котором динамически можно формировать более узкополосные виртуальные подканалы.

Вся информация в АТМ передаётся микропакетами – ячейками. Ячейка представляет собой очень короткие последовательности байтов – размер ячейки 53 байт, включая заголовок (5 байт). Минимальный размер ячеек позволяет осуществлять коррекцию ошибок и маршрутизацию на аппаратном уровне. Он же обеспечивает равномерность всех существующих в сети информационных потоков.

Каждая ячейка имеет идентификатор типа данных (двоичные данные, звук, изображение). Идентификатор позволяет интеллектуальным распределительным устройствам сортировать ячейки и следить, чтобы ячейки передавались в нужной последовательности.

Ячейка ATM состоит из двух частей: поле заголовка (5 байт) и поле данных (48 байт).

В заголовке ячейки содержатся следующие поля:

VPI (Virtual Part Identifier) – используется для обозначения виртуальных соединений ATM;

VCI (Virtual Circuit Identifier) – используется для обозначения виртуальных соединений ATM;

PT (Payload Type) – содержит информацию, определяющую тип передаваемых данных;

CLP (Congestion Loss Proirity) – бит понижения приоритета помечает кадры, которые при возникновении ситуации перегрузки должны быть уничтожены в первую очередь;

HEC (Header Error Control) – хранит проверочную контрольную сумму четырёх предыдущих байтов заголовка.

Поле GFC содержит только ячейки ATM, которые передаются через интерфейс UNI (содержимое этого поля используется в случаях, когда один ATM UNI интерфейс обслуживает несколько станций одновременно).

Технология ATM совмещает в себе подходы двух технологий – коммутация пакетов и коммутация каналов. От первых заимствована передача адресуемых пакетов, от вторых – минимизация задержек в сети ввиду пакетов малого размера.

В АТМ используется асинхронная передача. В ней по подканалам можно передавать ячейки в любой последовательности, а так как размер ячеек очень мал, достигается гибкость перераспределения нагрузки между подканалами и увеличивается пропускная способность системы. У получателя ячейки собираются вместе и объединяются в сообщение. Скорость передачи увеличивается и из-за того, что в процессе передачи ячеек их маршрутизация не производится, высокоскоростные коммутаторы ATM выполнили предварительное формирование канала.

Скорость передачи данных по каналам ATM лежит в пределах от 155 до 2200 Мбит/с. При скорости 155 Мбит/с время передачи ячейки длиной 53 байт составит менее 3 мкс.

ATM-технология рассчитана на работу с данными разного типа. Тип данных характеризуется: наличие/отсутствие пульсаций во времени; требование синхронизации данных между передающей и принимающей сторонами; тип протокола, передающего данные (с установлением предварительного соединения или без).

В существующих спецификациях технологии определены пять классов сервиса:

A – синхронный трафик с предварительным установлением соединения и постоянной битовой скоростью (отсутствие пульсаций): голосовой трафик и видеотрафик;

B – синхронный трафик с предварительным установлением соединения и переменной битовой скоростью (наличие пульсаций): компрессированные аудио- и видеотрафики;

C – асинхронный трафик с предварительным установлением соединения и переменной битовой скоростью (наличие пульсаций): трафик компьютерных сетей с коммутацией пакетов (X.25, Frame Relay, TCP/IP);

D – асинхронный трафик без предварительного установления соединения и переменной битовой скоростью: трафик компьютерных сетей типа Ethernet и т.п.;

X – тип трафика определяется пользователем.

Структурна схема сети на основе технологии ATM показана на рисунке 1.

Главный недостаток сетей с технологией ATM: полная несовместимость ни с одной из существующих сетей. Плавный переход на ATM в принципе невозможен, нужно менять сразу все оборудование.

Достоинства: использование любых ли­ний связи, которые могут быть как выделенны­ми, так и коммутируемыми; обеспечение параллельной передачи (каждый узел может иметь выделенное соединение с любым другим узлом); работа всегда на максимально возможной скорости; коррекция ошибок и маршрутизация на аппаратном уровне (частично благодаря фиксированному размеру ячеек); одновременная передача данных, видеоинформации и голоса; лёгкость балансирования загрузки (коммутируемость пакетов позволяет при необходимости повышения пропускной способности установить множество виртуальных цепей между передатчиком и приемником).

		Стандарты компьютерных сетей. Скоростные и сверхскоростные стандарты сетей
Занятие

Дата добавления: 2014-01-13