Technologie ATM je telekomunikační koncepce definovaná mezinárodními normami pro přenos celého spektra uživatelského provozu, včetně hlasových, datových a video signálů. Byla navržena tak, aby vyhovovala potřebám digitální širokopásmové sítě a byla původně určena k integraci telekomunikačních sítí. Dekódování zkratky ATM zní jako Asynchonous Transfer Mode a přeloženo do ruštiny jako "asynchronní přenos dat".

Technologie byla vytvořena pro sítě, které potřebují zpracovat jak tradiční vysoce výkonný přenos dat (například přenos souborů), tak i obsah v reálném čase s nízkou latencí (například hlasem a videem). Referenční model pro ATM je zhruba srovnatelný s třemi nižšími úrovněmi ISO OSI: síťová, datová a fyzická. ATM je hlavní protokol používaný hlavním kanálem SONET /SDH (veřejná telefonní síť), stejně jako digitální síť integrovaných služeb (ISDN).

Co to je?

Co znamená ATM pro připojení k síti? Poskytuje funkce podobné přepínacím kanálům a sítím s přepojováním paketů: technologie využívá asynchronní multiplexování časového dělení a zakóduje data do malých balíků pevné velikosti (rámce ISO OSI) nazývané buňky. Odlišuje se od takových přístupů, jako jsou protokol Internet nebo Ethernet, které se používajíbalení a rámy různých velikostí. Základní principy technologie ATM jsou následující. Používá model orientovaný na připojení, ve kterém musí být virtuální obvod instalován mezi dvěma koncovými body před zahájením skutečné výměny dat. Tyto virtuální obvody mohou být "trvalé", tj. Vyhrazené připojení, které jsou obvykle předkonfigurovány poskytovatelem služeb, nebo "switched", který je konfigurován pro každé volání.


Režim asynchronního přenosu je známý jako komunikační metoda používaná v bankomatech a platebních terminálech. Tato aplikace se však postupně snižuje. Použití technologie v bankomatech bylo z velké části nahrazeno internetovým protokolem (IP). V referenčním kanálu ISO OSI (úroveň 2) jsou základní vysílače obvykle označovány jako rámce. V ATM mají pevnou délku (53 oktetů nebo bajtů) a jsou speciálně nazývány "buňky".

Velikost buněk

Jak již bylo uvedeno výše, dekódování ATM je asynchronní přenos dat prováděný jejich rozdělením do buněk určité velikosti. Pokud je řečový signál redukován na pakety a jsou nuceni k přenosu na spojení s intenzivním přenosem dat, pak bez ohledu na to, jakou velikost jsou, narazí na objemné balíčky v plné velikosti. Za normálních podmínek čekání se mohou vyskytnout maximální zpoždění. Chcete-li se tomuto problému vyhnout, jsou všechny balíčky bankomatu nebo buňky stejné velikosti. Kromě toho struktura pevných buněk znamená, že datamohou být snadno přenášeny na hardware bez vlastních zpoždění zavedených softwarem dial-up a zaslány rámci.
Vývojáři ATM proto používali malé datové buňky pro snížení jitteru (v tomto případě rozptylování zpoždění) v multiplexování datových toků. To je zvláště důležité při přenosu hlasové komunikace, protože konverze digitalizovaného hlasu na analogový zvuk je nedílnou součástí procesu v reálném čase. To pomáhá pracovat s dekodérem (kodekem), pro který musí být datový prvek distribuován rovnoměrně (v čase). Pokud další není ve frontě k dispozici, v případě potřeby nemá kodek jinou možnost než pozastavit úlohu. Další informace se ztrácejí, protože doba, která měla být přeměněna na signál, již prošla.

Jak byl vývoj ATM?

Při vývoji Bankomat synchronní digitální hierarchie 155 Mbit /s (SDH) s užitečným zatížením 135 Mbit /s, bylo považováno za rychlý optické sítě, a mnoho kanálů sítě plesiochronní digitální hierarchie (PDH) byly podstatně pomalejší (méně než 45 Mbit /s ). Při této rychlosti typická plné velikosti 1500 bajtů (12000 bitů) dodávky dat by měly být vkládány s rychlostí 7742 mikrosekund. V kanálu s nízkou rychlostí, jako je linka T11544 Mb /s, přenos tohoto paketu trval až 78 milisekund. Zpoždění stahování způsobené několika takovými pakety ve frontě může několikrát překročit počet 78 ms. To je nepřijatelné pro jazykovou dopravu, která by měla mít nízkou chvěnív datovém toku přiváděném do kodeku, aby se vytvořil zvuk dobré kvality.
Systém hlasových paketů to může dělat několika způsoby, jako je například použití vyrovnávací paměti mezi sítí a přehráváním kodeků. To vám umožní vyhlazovat třes, ale zpoždění, ke kterému dochází při procházení vyrovnávací pamětí, vyžaduje opakovač ozvěny i v místních sítích. V té době to bylo považováno za příliš drahé. Navíc zvýšil zpoždění v kanálu a zabránilo interakci. ATM síťová technologie svým vlastním charakterem poskytuje nízké jitter (a minimální celkové zpoždění) pro provoz.

Jak to pomáhá při připojení k síti?

Návrh ATM je určen pro síťové rozhraní s nízkými vibracemi. Přesto byly do projektu zavedeny "buňky", které zajišťují krátké zpoždění ve frontách a nadále udržují provoz datagramů. Technologie ATM zlomil všechny pakety dat a hlasové proudy o 48 bajtů kousky a přidá do záhlaví každého směrování 5 bajtů, které se později mohli vyzvednout znovu. Tato volba velikosti byla spíše politická než technická. Když CCITT (nyní ITU-T) standartyzoval ATM, představitelé Spojených států by dostal 64 baytovuyu užitečné zatížení, protože to bylo považováno za dobrý kompromis mezi velkými objemy informací, optimalizované pro přenos dat a kratší užitečné zatížení, které jsou určeny pro aplikace v reálném čase . Na druhé straně vývojáři z evropských zemí chtěli získat 32bajtové balíčky, protože malá velikost (a tedy i malý čas pro přenos)Zjednodušte programy echokardiogramu.

Jako kompromis mezi dvěma stranami byla vybrána velikost 48 bajtů (plus velikost záhlaví = 53). Byly vybrány záhlaví s 5 bajty, protože se předpokládalo, že 10% užitečného zatížení je maximální cena za platbu směrovacích informací. Technologie ATM má multiplexované 53bajtové buňky, které snížily poškození a zpoždění dat o téměř 30krát, což snížilo potřebu plechovek ozvěny.

Struktura bankomatu ATM

ATM definuje dva různé formáty buněk: uživatelské rozhraní (UNI) a síťové rozhraní (NNI). Většina síťových kanálů ATM používá UNI. Struktura každého obalu se skládá z následujících prvků:

pole Generic Flow Control (GFC) - 4-bitové pole, které bylo původně přidány k podpoře přistoupení sdílené síti ATM. Pokud jde o topologii, je reprezentován jako Dual-Tier Dedicated Queue Ring (DQDB). Pole GFC bylo navrženo tak, aby poskytovalo 4 bity uživatelského síťového rozhraní (UNI) pro koordinování multiplexování a řízení toku mezi buňkami různých připojení ATM. Nicméně, jeho použití a přesné hodnoty byly standardizovány a pole je vždy nastaven na hodnotu 0000.

VPI - Virtual Path Identifier (8 bitů nebo 12 bitů UNI NNI).

VCI je identifikátor virtuálního kanálu (16 bitů).

PT - typ užitečného zatížení (3 bitů).

MSB je jednotka správy sítě. Pokud je nastaven na 0 pomocí datového paketu a jeho struktura 2 bity - jasnou indikaci přímé překládky (EFCI) a 1 - zkušenosti přetížení sítě. kroměTo je další 1 bat pro uživatele (AAU). Používá AAL5 k určení hranic paketů.

CLP je priorita ztráty buňky (1 bit).

Řízení chyb HEC (8bitové CRC).

Síť ATM využívá pole PT k určení různých speciálních buněk pro operační účely, správu a správu (OAM) a také pro stanovení hranic paketů na některých úrovních adaptace (AAL). Je-li hodnota MSB pole PT 0, jedná se o buňku pro data uživatele a zbývající dva bity se používají k označení přetížení sítě a jako obecný záhlaví bit dostupný pro úrovně přizpůsobení. Je-li MSB 1, jedná se o řídicí paket, zatímco další dva bity udávají jeho typ.
V některých komunikačních protokolech ATM (asynchronní přenos dat) se pole HEC používá k řízení algoritmu oříznutí založeného na CRC, což jim umožňuje lokalizovat buňky bez dodatečných nákladů. 8bitová CRC se používá k opravě chyb na jednombitovém záhlaví a k detekci vícenásobných bitů. Když je detekována poslední, jsou aktuální a následující buňky odstraněny, dokud se nenalezne buňka s chybami záhlaví. Balíček UNI si vyhrazuje pole GFC pro místní řízení toku nebo submultiplexování mezi uživateli. To má umožnit více terminálům sdílet jedno síťové připojení. Tato technologie byla také použita pro vytvoření dvou digitálních telefonních sítí podporujících ISDN, které mohou využívat jedno ISDN základnové spojenípři určité rychlosti. Všechny čtyři bity GFC musí být nulové. Formát buňky NNI opakuje formát UNI téměř stejný, kromě toho, že pole 4-bitové pole GFC je redistribuováno v poli VPI a rozšiřuje se na 12 bitů. Jedno připojení NNI ATM tedy dokáže zpracovat téměř 216 VC.

Buňky a přenos v praxi

Co znamená ATM v praxi? Podporuje různé typy služeb prostřednictvím služby AAL. Standardizované AAL zahrnují AAL1 AAL2 a AAL5, stejně jako AAC3 a AAL4 jsou zřídka používány. První typ se používá pro služby s konstantní přenosovou rychlostí (CBR) a emulačními obvody. Synchronizace je také podporována v programu AAL1. Druhý a čtvrtý typ se používá pro služby s proměnlivou přenosovou rychlostí (VBR), AAL5 - pro data. Informace o tom, která AAL se používá pro tuto buňku, není v ní zakódována. Namísto toho souhlasí nebo upraví na koncových bodech každého virtuálního připojení. Po počátečním návrhu této technologie začala síť pracovat mnohem rychleji. Rámeček s integrovaným rámem Ethernet s kapacitou 1500 bajtů (12000 bitů) vyžaduje pouze 12 μs při přenosu 10 Gb /s, což snižuje potřebu malých buněk ke snížení zpoždění.

Jaké jsou silné a slabé stránky?

Výhody a nevýhody technologie ATM sítě jsou následující. Někteří věří, že zvýšení rychlosti komunikace umožní, aby byl nahrazen ethernetovou páteřní sítí. Je však třeba poznamenat, že zvýšení rychlosti samo o sobě nezhoršuje chvění v frontách. Navíc hardware pro implementaci přizpůsobení služeb pro IP pakety je nákladný. Současně přesFixní náklad z 48 bytů ATM není vhodný jako datové spojení přímo pod IP, protože úroveň OSI, který využívá IP, by měly poskytnout maximální přenosovou jednotku (MTU), která není menší než 576 bajtů. V pomalém nebo přetížených spojů (622 Mbit /s a ​​pod) použití bankomatu sítě dává smysl, a proto většina z asymetrické digitální účastnické linky (ADSL) používají tuto technologii jako mezilehlé úrovni mezi fyzické a spojové vrstvy úrovni protokolu 2 jako například PPP nebo Ethernet. Při těchto nižších rychlostech ATM poskytuje vhodnou příležitost k provozování více logických obvodů na jediném fyzickém či virtuálním médiu, i když existují i ​​jiné metody, jako je rozmanitost PPP a Ethernet VLAN, které jsou nepovinné v implementacích VDSL. DSL může být použit jako prostředek k přístupu k bankomatu, který umožňuje připojení k více poskytovatelů internetových služeb přes širokopásmové bankomatu. Nevýhody technologie spočívají ve skutečnosti, že v moderních vysokorychlostních přípojkách ztrácí svou účinnost. Výhodou této sítě je, že se výrazně zvyšuje šířku pásma přímo zajišťuje konektivitu mezi periferií. Navíc, za přítomnosti jednoho fyzického spojení s pomocí ATM může současně provozovat několik různých virtuálních kanálů s různými charakteristikami. Tato technologie využívá poměrně silné nástroje pro další řízení provozuv současnosti. To umožňuje současně přenášet data různých typů, a to i v případě, že ukládají různé požadavky na jejich odesílání a příjem. Ano, můžete vytvořit provoz, který běží na různých protokolech, na jednom kanálu.