Wprowadzenie do ATM

Asynchroniczny Tryb Transferu: cele, modele odniesienia i porównanie z innymi technologiami.

Czym jest Asynchroniczny Tryb Transferu (ATM)?

Asynchroniczny Tryb Transferu (ATM) to technologia szybkiej komutacji i multipleksacji oparta na komórkach, zaprojektowana jako pojedyncza, zunifikowana sieć dla szerokiej gamy typów ruchu, w tym głosu, danych i wideo. W przeciwieństwie do pakietów o zmiennej długości używanych w internecie (IP), ATM wykorzystuje małe pakiety o stałym rozmiarze, zwane komórkami.

Słowo „asynchroniczny” w nazwie odnosi się do faktu, że komórki są przydzielane na żądanie, w miarę potrzeb źródła ruchu, a nie umieszczane w sztywnych, z góry przydzielonych szczelinach czasowych, jak w systemach synchronicznych (np. ). Taka alokacja na żądanie jest bardzo wydajna w przypadku „burstowego” (impulsowego) charakteru danych komputerowych.

Analogia: System Pocztowy

Wyobraź sobie system pocztowy. Wysyłanie danych za pomocą IP jest jak wysyłanie paczek o różnych rozmiarach. Wysyłanie danych za pomocą ATM jest jak wysyłanie wszystkiego w małych pocztówkach o standardowym rozmiarze. Stały rozmiar pocztówek sprawia, że sortowanie i obsługa na poczcie (w przełączniku sieciowym) są niezwykle szybkie i przewidywalne, ponieważ całe przetwarzanie można wykonać w sprzęcie. To była kluczowa idea ATM: osiągnięcie bardzo wysokich prędkości poprzez uproszczenie procesu komutacji.

Perspektywa Historyczna: Wizja Sieci B-ISDN

ATM nie powstało w próżni. Było technologią wybraną do realizacji ambitnej wizji z lat 80. i 90. XX wieku, zwanej B-ISDN (Szerokopasmowa Sieć Cyfrowa z Integracją Usług). Celem było stworzenie jednej, globalnej sieci, która mogłaby bezproblemowo obsługiwać każdy rodzaj usług komunikacyjnych.

  • Standaryzacja: Technologia została początkowo zdefiniowana przez CCITT (obecnie ) oraz ANSI.
  • ATM Forum: W 1991 roku konsorcjum producentów sprzętu i dostawców usług utworzyło ATM Forum w celu przyspieszenia rozwoju i wdrożenia standardów ATM, zapewniając interoperacyjność.
  • Zakres: ATM zostało zaprojektowane z myślą o skalowalności, działając w sieciach lokalnych (LAN), metropolitalnych (MAN) i rozległych (WAN).

Chociaż wizja B-ISDN nigdy w pełni się nie zmaterializowała, technologia ATM znalazła znaczące zastosowanie w rdzeniu sieci telefonicznych i internetowych przez wiele lat, zwłaszcza w sieciach dosyłowych (backhaul) dla sieci komórkowych.

Serce ATM: 53-bajtowa Komórka

Najważniejszą cechą definiującą ATM jest komórka o stałym rozmiarze. Każda informacja, niezależnie od jej źródła, jest dzielona na te małe jednostki.

Diagram struktury komórki ATM

Struktura Komórki: Historia Kompromisu

Komórka ATM składa się z:

  • 5-bajtowego nagłówka: Zawiera informacje adresowe i sterujące.
  • 48-bajtowego pola danych (payload): Przenosi właściwe dane użytkownika.

Dlaczego 48+5?

Wybór 48-bajtowego pola danych był słynnym kompromisem inżynieryjnym i politycznym. Operatorzy głosowi w USA preferowali małe pole danych (np. 32 bajty), aby zminimalizować opóźnienie podczas wypełniania komórki próbkami głosu, co jest krytyczne dla jakości rozmów. Z kolei operatorzy danych w Europie woleli większe pole (np. 64 bajty) dla lepszej wydajności (mniejszy narzut). 48-bajtowe pole danych było złotym środkiem, na który zgodziły się obie strony. 5-bajtowy nagłówek uznano za wystarczający do adresacji i kontroli.

Kluczowe Pola Nagłówka

  • VPI/VCI (Identyfikator Ścieżki/Kanału Wirtualnego): To jest „adres” komórki. ATM jest technologią połączeniową, a te numery identyfikują , do którego należy komórka.
  • PT (Typ Pola Danych): Wskazuje, jaki typ danych znajduje się w polu danych (np. dane użytkownika czy informacje zarządcze dla samej sieci).
  • CLP (Priorytet Utraty Komórki): Pojedynczy bit, który wskazuje, czy komórka może zostać odrzucona w przypadku wystąpienia przeciążenia w sieci. Wartość '1' oznacza niższy priorytet i możliwość odrzucenia komórki w pierwszej kolejności.
  • HEC (Kontrola Błędów w Nagłówku): Suma kontrolna obliczana tylko dla 5-bajtowego nagłówka. Pozwala przełącznikom na szybkie wykrywanie i często korygowanie błędów w nagłówku, co zapobiega błędnemu przekierowaniu komórki.
    Wprowadzenie do ATM | Teleinf Edu