ATM tehnologija je telekomunikacijski koncept definiran međunarodnim standardima za prijenos cijelog spektra korisničkog prometa, uključujući glasovne, podatkovne i video signale. Osmišljen je da zadovolji potrebe digitalne širokopojasne mreže i izvorno je bio namijenjen za integraciju telekomunikacijskih mreža. Dekodiranje ATM kratice zvuči kao Asynchonous Transfer Mode i prevodi se na ruski kao "asinkroni prijenos podataka".
Stvorena je tehnologija za mreže koje moraju obrađivati i tradicionalni podatkovni promet visokih performansi (na primjer, prijenos datoteka) i sadržaj u stvarnom vremenu s malom latencijom (kao što su glasovni i video). Referentni model za ATM je približno usporediv s tri niže razine ISO OSI-a: mreža, podatkovna veza i fizička. ATM je glavni protokol koji koristi glavni kanal SONET /SDH (javna telefonska mreža), kao i digitalna mreža integriranih usluga (ISDN).
Što je to?
Što ATM znači za mrežnu povezanost? Pruža funkcionalnost sličnu komutacijskim kanalima i paketno komutiranim mrežama: tehnologija koristi asinkrono vremensko multipleksiranje i kodira podatke u male pakete fiksne veličine (ISO OSI okviri) koji se nazivaju ćelije. Ona se razlikuje od pristupa koji se koriste kao Internet Protocol ili Ethernetpaketi i okviri različite veličine. Osnovna načela ATM tehnologije su sljedeća. Koristi model usmjeren na povezivanje, u kojem virtualni krug mora biti instaliran između dvije krajnje točke prije početka stvarne razmjene podataka. Ti virtualni krugovi mogu biti "trajni", tj. Namjenske veze, koje su obično unaprijed konfigurirane od strane davatelja usluga, ili "uključene", koje su konfigurirane za svaki poziv.
Način asinkronog prijenosa poznat je kao način komunikacije koji se koristi na bankomatima i terminalima za plaćanje. Međutim, ova aplikacija se postupno smanjuje. Uporaba tehnologije na bankomatima u velikoj je mjeri zamijenjena internetskim protokolom (IP). U referentnom kanalu ISO OSI (razina 2), osnovni odašiljači se obično nazivaju okviri. U ATM-u, oni imaju fiksnu duljinu (53 okteta ili bajtova) i posebno se nazivaju "ćelije".
Veličina ćelije
Kao što je već spomenuto, dekodiranje ATM-a je asinkroni prijenos podataka izveden dijeljenjem na ćelije određene veličine. Ako je govorni signal reduciran na pakete, a oni su prisiljeni prenijeti vezu s intenzivnim podatkovnim prometom, onda će, bez obzira na veličinu, naići na velike pakete. U normalnim uvjetima čekanja mogu imati najveća kašnjenja. Da biste izbjegli ovaj problem, svi bankomati ili paketi stanica su iste veličine. Osim toga, struktura fiksnih ćelija znači da su podacimože se jednostavno prenijeti na hardver bez inherentnih kašnjenja koje donosi softverski dial-up i šalju ih okviri. Stoga su programeri ATM-a koristili male ćelije podataka kako bi smanjili podrhtavanje (u ovom slučaju disperzija kašnjenja) u multipleksiranju tokova podataka. To je posebno važno kod prijenosa glasovnog prometa, budući da je pretvaranje digitaliziranog glasa u analogni zvuk sastavni dio procesa u stvarnom vremenu. To pomaže u radu dekodera (kodeka), za koji se zahtijeva da se tok podatkovnih elemenata ravnomjerno rasporedi (u vremenu). Ako sljedeći nije dostupan u redu čekanja, kada je to potrebno, kodek nema izbora nego zaustaviti posao. Daljnje informacije su izgubljene jer je razdoblje koje je trebalo pretvoriti u signal već prošlo.
Kakav je bio razvoj bankomata?
Tijekom razvoja ATM-a, sinkrona digitalna hijerarhija (SDH) od 155 Mbit /s (SDH) s korisnom snagom od 135 Mbps smatrana je brzim optičkim mrežama, a mnogi kanali plosiokrona digitalne hijerarhije (PDH) na mreži bili su znatno sporiji (ne više od 45 Mbps) ). Pri toj brzini, tipičan podatkovni paket od 1500 bajta pune veličine trebao bi se učitati na 7742 mikrosekunde. U kanalu male brzine, kao što je linija T11544 Mbps, prijenos ovog paketa trajao je do 78 milisekundi. Kašnjenje preuzimanja koje uzrokuje nekoliko takvih paketa u redu čekanja može premašiti broj od 78 ms nekoliko puta. To je neprihvatljivo za jezični promet koji bi trebao imati nisko podrhtavanjeu podatkovnom toku koji se ulijeva u kodek da bi se dobio zvuk dobre kvalitete. Paketni glasovni sustav može to učiniti na nekoliko načina, na primjer, kao što je uporaba međuspremnika između reprodukcije mreže i kodeka. To vam omogućuje da izgladite podrhtavanje, ali kašnjenje koje se pojavljuje pri prolasku kroz međuspremnik zahtijeva poništavanje jeke čak iu lokalnim mrežama. U to se vrijeme smatralo preskupim. Osim toga, povećao je kašnjenje kanala i spriječio interakciju. Tehnologija ATM mreže, po samoj svojoj prirodi, osigurava nisko podrhtavanje (i minimalno ukupno kašnjenje) za promet.
Kako to pomaže kod mrežne veze?
Dizajn ATM-a je dizajniran za sučelje mreže niske vibracije. Unatoč tome, "ćelije" su uvedene u projekt kako bi osigurale kratka kašnjenja u redovima, nastavljajući održavati podatkovni promet. ATM tehnologija je razbila sve pakete, podatke i glasovne tokove u 48-bajtne fragmente, dodajući svakom od njih 5-bajtno zaglavlje usmjeravanja, tako da se mogu ponovno sastaviti kasnije.
Ovaj izbor veličine bio je više politički nego tehnički. Kada je CCITT (trenutno ITU-T) standardizirao ATM, američki predstavnici su željeli 64-bitno opterećenje uslužnog programa, budući da se smatralo dobrim kompromisom između velikih količina podataka optimiziranih za prijenos podataka i kraćeg izračunatog tereta za real-time aplikacije. , S druge strane, programeri iz europskih zemalja željeli su dobiti 32-bajtne pakete, jer su male veličine (i stoga malo vremena za prijenos)Pojednostavite programe ehokardiograma.
Kao kompromis između dvije strane, odabrana je veličina 48 bajta (plus veličina zaglavlja = 53). Odabrani su 5-bajtni zaglavlja jer se smatralo da je 10% korisnog tereta maksimalna cijena za plaćanje informacija o usmjeravanju. ATM tehnologija je multipleksirala 53-bajtne ćelije, što je smanjilo oštećenja i kašnjenja podataka za gotovo 30 puta, što je smanjilo potrebu za echo cans.
ATM struktura ATM-a
ATM definira dva različita formata ćelija: korisničko sučelje (UNI) i mrežno sučelje (NNI). Većina ATM mrežnih kanala koristi UNI. Struktura svakog takvog paketa sastoji se od sljedećih elemenata:
Polje Generički nadzor protoka (GFC) je 4-bitno polje koje je izvorno dodano kako bi podržalo povezivanje ATM-a s javnom mrežom. Što se tiče topologije, on je predstavljen kao Dual-Tier Dedicated Queue Ring (DQDB). GFC polje je dizajnirano da osigura 4 bita User-Network Interface-a (UNI) za koordinaciju multipleksiranja i kontrole protoka između stanica različitih ATM veza. Međutim, njezina uporaba i točne vrijednosti nisu standardizirane, a polje je uvijek postavljeno na 0000.
VPI je identifikator virtualnog puta (8 bita UNI ili 12 bita NNI-a).
VCI je identifikator virtualnog kanala (16 bita).
PT - vrsta tereta (3 bita).
MSB je jedinica za upravljanje mrežom. Ako je njegova vrijednost 0, tada se koristi podatkovni paket, au svojoj strukturi, 2 bita je eksplicitna indikacija izravnog preopterećenja (EFCI), a 1 je iskustvo preopterećenja mreže. osimTo je još jedan bat za korisnika (AAU). Ona koristi AAL5 za određivanje granica paketa.
ATM mreža koristi PT polje za određivanje različitih posebnih stanica za operativne svrhe, administraciju i upravljanje (OAM), kao i za određivanje granica paketa na nekim razinama prilagodbe (AAL). Ako je vrijednost MSB polja PT 0, to je stanica za korisnikove podatke, a preostala dva bita se koriste za označavanje mrežnog preopterećenja i kao bit namjenskog zaglavlja za razine prilagodbe. Ako je MSB jednak 1, to je upravljački paket, dok druga dva bita označavaju njegovu vrstu.
U nekim ATM komunikacijskim protokolima (asinkroni prijenos podataka), polje HEC se koristi za upravljanje CRC algoritmom koji omogućuje lociranje stanica bez dodatnih troškova. 8-bitni CRC se koristi za ispravljanje pogrešaka zaglavlja u jednom bitu i otkrivanje višestrukih bitova. Kada se otkrije posljednja, trenutne i sljedeće ćelije se odbacuju sve dok se ne pronađe ćelija s pogreškama zaglavlja. UNI paket zadržava GFC polje za lokalnu kontrolu protoka ili submultipleksiranje između korisnika. Namjena je omogućiti višestrukim terminalima dijeljenje jedne mrežne veze. Tehnologija se također koristila da bi dvije digitalne telefonske mreže s podrškom za ISDN mogle koristiti jednu ISDN baznu vezuuz određenu brzinu. Sva četiri GFC bitova moraju biti nula. Format NNI ćelije ponavlja UNI format gotovo jednako, osim što je 4-bitno GFC polje redistribuirano u VPI polju, proširujući ga na 12 bita. Dakle, jedna NNI ATM veza može obrađivati gotovo 216 VC svaki put.
Stanice i prijenos u praksi
Što znači ATM u praksi? Podržava različite vrste usluga putem AAL-a. Standardizirani AAL-ovi uključuju AAL1 AAL2 i AAL5, kao i AAC3 i AAL4 se rijetko koriste. Prvi tip se koristi za usluge s konstantnim brzinama prijenosa (CBR) i emulacijskim sklopovima. Usklađivanje je također podržano u AAL1. Drugi i četvrti tip koriste se za usluge s promjenjivom bitnom brzinom (VBR), AAL5 - za podatke. Informacije o tome koji se AAL koristi za ovu ćeliju nisu kodirane u njemu. Umjesto toga, pristaje ili prilagođava krajnje točke za svaku virtualnu vezu. Nakon početnog dizajna ove tehnologije, mreža je počela raditi mnogo brže. 1500-bitni (12000-bitni) full-frame Ethernet okvir zahtijeva samo 12 μs za prijenos od 10 Gbps, što smanjuje potrebu za malim stanicama da smanji kašnjenja.
Koje su prednosti i slabosti? Prednosti i nedostaci tehnologije ATM mreže su sljedeći. Neki vjeruju da će povećanje brzine komunikacije omogućiti da se zamijeni mrežnom mrežnom mrežom. Međutim, treba napomenuti da povećanje brzine sama po sebi ne smanjuje podrhtavanje kroz redove. Osim toga, hardver za implementaciju prilagodbe usluga za IP pakete je skup. IstodobnoFiksni 48-bajtni ATM sadržaj nije prikladan kao podatkovna veza izravno pod IP-om, budući da bi razina OSI-a na kojoj IP djeluje trebala osigurati maksimalni blok prijenosa (MTU) od najmanje 576 bajta. U sporijoj ili preopterećenoj vezi (622 Mbps i niže), ATM mreža ima smisla, i zbog toga većina ADSL asimetričnih sustava koristi ovu tehnologiju kao srednju razinu između razine fizičkog kanala i protokola razine 2 kao što su PPP ili Ethernet. Na tim nižim brzinama ATM pruža korisnu mogućnost prijenosa više logičkih krugova na jedan fizički ili virtualni nosač, iako postoje i druge metode kao što su višekanalni PPP i Ethernet VLAN-ovi koji su opcionalni u VDSL implementacijama. DSL se može koristiti kao način za pristup ATM mreži, što vam omogućuje povezivanje s mnogim pružateljima internetskih usluga putem širokopojasne ATM mreže. Dakle, nedostaci tehnologije leže u činjenici da u modernim brzim vezama gubi svoju učinkovitost. Prednosti takve mreže su da značajno povećava propusnost, budući da izravno osigurava vezu između različitih perifernih uređaja. Osim toga, u prisutnosti jedne fizičke veze uz pomoć ATM-a može istovremeno raditi nekoliko različitih virtualnih kanala s različitim karakteristikama. Ova tehnologija koristi vrlo moćne alate za stalno upravljanje prometomrazviti u sadašnjosti. To omogućuje istovremeni prijenos podataka različitih tipova, čak i ako oni nameću različite zahtjeve za njihovo slanje i primanje. Da, možete stvoriti promet koji se odvija na različitim protokolima, na jednom kanalu.
Osnove funkcioniranja virtualnog lanca
Asynchonous Transfer Mode (ATM kratica) radi kao prijenosni sloj temeljen na kanalu pomoću virtualnih krugova (VC). To je zbog koncepta virtualnih putova (VP) i kanala. Svaka ATM ćelija ima 8- ili 12-bitni identifikator virtualnog puta (VPI) i 16-bitni identifikator virtualnog kanala (VCI) definiran u njegovom zaglavlju. VCI, zajedno s VPI, koristi se za identifikaciju sljedeće odredišne točke paketa kada prolazi kroz seriju ATM preklopnika na putu do odredišta. Duljina VPI-ja ovisi o tome šalje li se korisnikova ćelija ili mrežno sučelje. Kako ti paketi prolaze kroz ATM mrežu, prebacivanje se vrši promjenom VPI /VCI vrijednosti (zamjenom prečaca). Unatoč činjenici da nisu nužno u skladu s krajevima veze, koncept sklopa je konzistentan (za razliku od IP-a, gdje svaki paket može doći do odredišta drugim putem). ATM preklopnici koriste VPI /VCI polja za identifikaciju virtualnog kanala (VCL) sljedeće mreže, koja stanica mora proći na putu do svog odredišta. VCI funkcija je slična funkciji identifikatora veze podatkovne veze (DLCI) u okviru releja okvira i brojeva grupalogičke kanale u X. 25. Još jedna prednost korištenja virtualnih krugova je mogućnost da ih primijenite kao razinu multipleksiranja, omogućujući vam da koristite različite usluge (kao što je prijenos glasa i okvira). VPI je koristan za smanjenje tablice prespajanja nekih virtualnih krugova koji imaju zajedničke staze.
Korištenje ćelija i virtualnih krugova za organiziranje prometne tehnologije
ATM dodatno uključuje kretanje prometa. Kada je krug konfiguriran, svaki prekidač kruga je obaviješten o klasi spajanja. Ugovori za ATM promet su dio mehanizma koji pruža "kvalitetu usluge" (QoS). Postoje četiri glavne vrste (i nekoliko varijanti), od kojih svaka ima skup parametara koji opisuju vezu:
CBR - stalna brzina prijenosa podataka. Specified Peak Speed (Specifična brzina maksimuma) (PCR), koja je nepromijenjena.
VBR je promjenjiva brzina prijenosa podataka. Navedena prosječna ili stabilna vrijednost (SCR), koja može doseći vrhunac na određenoj razini, ima maksimalni interval prije pojave problema.
ABR je raspoloživa brzina prijenosa podataka. Prikazana je zajamčena minimalna vrijednost.
UBR je nesigurna brzina prijenosa podataka. Promet se distribuira preko preostale širine pojasa.
VBR ima opcije u realnom vremenu, au drugim načinima služi za "situacijski" promet. Neprikladno vrijeme ponekad se svodi na vbr-nrt. Većina klasa prometa također koristi koncept stanične tolerancije (CDVT), koji definira njihovo "grupiranje" tijekom vremena.
Upravljanje prijenosom podataka
Što to značiATM uzimajući u obzir gore navedeno? Za održavanje performansi mreže, mogu se primijeniti prometna pravila za virtualne mreže koja ograničavaju količinu podataka koji se prenose na točkama povezivanja. Referentni model, odobren za UPC i NPC, je GCRA algoritam. U pravilu, VBR promet se obično kontrolira pomoću kontrolera, za razliku od drugih tipova. Ako količina podataka premaši promet definiran od strane GCRA, mreža može ili resetirati stanice ili odrediti bit prioriteta gubitka ćelija (CLP) (da identificira paket kao potencijalno redundantno). Osnovni sigurnosni rad temelji se na sekvencijalnom praćenju, ali to nije optimalno za pakirani promet u kapsulama (budući da će ispuštanje jedne jedinice rezultirati gubitkom cijelog paketa). Kao rezultat toga, stvorene su sheme kao što su Partial Packet Discard (PPD) i Early Packet Discard (EPD) koje mogu odbiti niz stanica sve dok ne započne sljedeći paket. Time se smanjuje količina nepotrebnih informacija na mreži i štedi propusnost za pune pakete. EPD i PPD-ovi rade s AAL5 vezama jer koriste kraj paketa token: ATMU (AUU) bit korisničkog sučelja u polju zaglavlja "Load Type" koji je postavljen u posljednjoj ćeliji SAR-SDU.
Formiranje prometa
Osnove ATM tehnologije u ovom dijelu mogu se prikazati kako slijedi. Generiranje prometa obično se obavlja u ploči mrežnog sučelja (NIC) u dodatnoj opremi. To se događapokušaj da se osiguraju uvjeti u kojima će protok stanica na VC-u odgovarati ugovoru o prometu, tj. jedinice neće biti odbačene ili svedene na prioritetni UNI. Budući da je referentni model za upravljanje mrežnim prometom GCRA, taj se algoritam obično koristi za generiranje i slanje podataka.
Tipovi virtualnih lanaca i putanja
ATM tehnologija može stvoriti virtualne krugove i staze i statički i dinamički. Statički krugovi (PVS) ili putovi (PVP) zahtijevaju da se sklop sastoji od niza segmenata, po jedan za svaki par sučelja kroz koje prolazi. PVP i PVC, iako su konceptualno jednostavni, zahtijevaju znatne napore u velikim mrežama. Oni također ne podržavaju preusmjeravanje usluge u slučaju kvara. Naprotiv, dinamički izgrađeni PVP (SPVP) i PVC (SPVC) konstruirani su tako da se ukaže na karakteristike sheme (ugovor o uslugama) i dvije krajnje točke. Naposljetku, ATM mreža stvara i uklanja komutirane virtualne sklopove (SVC) na zahtjev krajnjeg dijela opreme. Jedna od aplikacija za SVC je prijenos pojedinačnih telefonskih poziva kada je mreža preklopnika povezana preko bankomata. SVC-ovi su također korišteni prilikom pokušaja zamjene bankomata.
Shema virtualnog usmjeravanja
Većina mreža ATM tehnologija koje podržavaju SPVP, SPVC i SVC koriste sučelje Privatnog mrežnog čvora ili Privatno mrežno sučelje (PNNI). PNNI koristi isti algoritam prečaca koji koriste OSPF i IS-IS za usmjeravanje IP paketa za razmjenu topoloških informacija.između prekidača i odabira rute kroz mrežu. PNNI također uključuje snažan mehanizam zbrajanja koji vam omogućuje stvaranje vrlo velikih mreža, kao i algoritam kontrole pristupa (CAC) koji određuje dostupnost dovoljne propusnosti preko predložene rute kroz mrežu kako bi se zadovoljili VC ili VP zahtjevi.
Primanje i povezivanje s pozivima
Mreža mora uspostaviti vezu prije nego obje strane mogu poslati ćeliju jedna drugoj. U ATM to se naziva virtualni krug (VC). To može biti stalni virtualni sklop (PVC), koji se kreira administrativno na krajnjim točkama, ili dial-up virtualni krug (SVC) koji su strane izradile, ako je potrebno. Stvaranje SVC-a kontrolira se alarmnim sustavom u kojem zatražena strana navodi adresu domaćina, vrstu tražene usluge i prometne parametre koji se mogu primijeniti na odabranu uslugu. Tada će "Mreža" potvrditi da su traženi resursi dostupni i da postoji put za vezu. Tehnologija ATM-a definira sljedeće tri razine:
Adaptacija ATM-a (AAL);
2 ATM, koji približava razinu podatkovne linije OSI-a;
je fizička, što je jednako sličnoj razini OSI-a.
Uvođenje i distribucija
Tehnologija ATM-a postala je popularna među telefonskim tvrtkama i mnogim proizvođačima računala u 1990-ima. Međutim, čak i do kraja ovog desetljeća, najbolja cijena i performanse proizvoda temeljenih na internetskom protokolu počeli su se natjecati s bankomatima za integraciju u realnom vremenu i mrežni promet temeljen na paketima.Neke tvrtke danas se usredotočuju na bankomatske proizvode, dok ih druge nude kao opciju.
Mobilna tehnologija
Bežična tehnologija sastoji se od osnovne ATM mreže s bežičnom mrežom. Stanice se od baznih stanica prenose na mobilne terminale. Funkcije mobilnosti izvode se na ATM preklopniku u osnovnoj mreži poznatoj kao "crossover", koja je slična MSC-u (mobilni komutacijski centar) GSM mreža. Prednost bežičnog ATM-a je njegova visoka propusnost i visoka brzina servisa, izvedena na razini 2. U ranim 1990-im, neki istraživački laboratoriji bili su aktivni na tom području. Napravljen je ATM forum za standardizaciju bežične tehnologije. Podržao ga je nekoliko telekomunikacijskih tvrtki, uključujući NEC, Fujitsu i AT & T. ATM mobilna tehnologija ima za cilj pružiti brzu multimedijsku komunikacijsku tehnologiju koja može pružati širokopojasne mobilne komunikacije, s izuzetkom GSM i WLAN mreža.
Ovaj izbor veličine bio je više politički nego tehnički. Kada je CCITT (trenutno ITU-T) standardizirao ATM, američki predstavnici su željeli 64-bitno opterećenje uslužnog programa, budući da se smatralo dobrim kompromisom između velikih količina podataka optimiziranih za prijenos podataka i kraćeg izračunatog tereta za real-time aplikacije. , S druge strane, programeri iz europskih zemalja željeli su dobiti 32-bajtne pakete, jer su male veličine (i stoga malo vremena za prijenos)Pojednostavite programe ehokardiograma. 
