Технология асинхронного режима передачи. Основные принципы АТМ. Поддержка протокола ATM

Технология АТМ.

Технология асинхронного режима передачи (АТМ) разработана как единый универсальный транспорт для нового поколения сетей с интеграцией услуг, которые называются широкополосными сетями ISDN.

По планам разработчиков единообразие, обеспечиваемое АТМ, состоит в том, что одна транспортная технология сможет обеспечить несколько перечисленных ниже возможностей.

·  Передачу в рамках одной транспортной системы компьютерного и мультимедийного (голос, видео) трафика, чувствительного к задержкам, причем для каждого вида трафика качество обслуживания будет соответствовать его потребностям.

·  Иерархию скоростей передачи данных, от десятков мегабит до нескольких гигабит в секунду с гарантийной пропускной способностью для ответственных приложений.

·  Общие транспортные протоколы для локальных и глобальных сетей.

·  Сохранение имеющейся инфраструктуры физических каналов или физических протоколов: Т1/ Е1, Т3/ Е3, SDH, STM-n, FDDI.

·  Взаимодействие с унаследованными протоколами локальных и глобальных сетей: IP, SNA, ISDN, Ethernet.

Главная идея технологии асинхронного режима передачи была высказана достаточно давно. Основой разрабатываемой технологии АТМ тогда была технология STM с синхронными методами коммутации, основанными на порядковом номере байта в объединенном кадре. Главный недостаток технологии STM, заключается в невозможности перераспределять пропускную способность объединенного канала между подканалами.

Технология АТМ совмещает в себе подходы двух технологий – коммутацию пакетов и коммутацию каналов. От первой она взяла передачу данных в виде адресуемых пакетов, а от второй – технику виртуальных каналов и использование пакетов небольшого фиксированного размера, в результате чего задержки в сети становятся более предсказуемыми. С помощью техники виртуальных каналов, предварительного заказа параметров качества обслуживания канала и приоритетного обслуживания виртуальных каналов с разным качеством обслуживания удается добиться передачи в одной сети разных типов трафика без дискриминации. Технология АТМ с самого начала разрабатывалась как технология, способная обслуживать все виды трафика в соответствии с их требованиями.

Основные принципы АТМ.

Сеть АТМ имеет классическую структуру крупной территориальной сети – конечные станции соединяются индивидуальными каналами с коммутаторами нижнего уровня, которые, в свою очередь, соединяются с коммутаторами более высоких уровней. Коммутаторы АТМ пользуются 20-байтными адресами конечных узлов для маршрутизации трафика на основе техники виртуальных каналов. Для частных сетей АТМ определен протокол маршрутизации PNNI, с помощью которого коммутаторы могут строить таблицы маршрутизации автоматически.

Особенности технологии АТМ лежат в области качественного обслуживания разнородного трафика и объясняются стремлением решить задачу совмещения в одних и тех же каналах связи и в одном и том же коммуникационном оборудовании компьютерного и мультимедийного трафика таким образом, чтобы каждый тип трафика получил требуемый уровень обслуживания и не рассматривался как «второстепенный».

Сложность совмещения компьютерного и мультимедийного трафиков  с диаметрально противоположенными характеристиками хорошо видна на рис. 1. На возможности совмещения этих двух видов трафика большое влияние оказывает размер компьютерных пакетов.

Подход реализованный в технологии АТМ, состоит в передаче любого вида трафика – компьютерного, телефонного или видео – пакетами фиксированной и очень маленькой длины в 53 байта. Пакеты АТМ называются ячейками. Поле данных ячейки занимает 48 байт, а заголовок 5 байт (рис. 2).

Чтобы пакеты содержали адрес узла назначения и в то же время процент служебной информации не превышал размер поля данных пакета, в технологии АТМ применен стандартный для глобальных вычислительных сетей прием – передача ячеек в соответствие с техникой виртуальных каналов с длиной номера виртуального канала в 24 бит, что вполне достаточно для обслуживания большого числа виртуальных соединений каждым портом коммутатора глобальной сети АТМ.

Размер ячейки АТМ является результатом  компромисса между телефонистами и компьютерщиками – первые настаивали на размере поля данных в 32 байта, а вторые – в 64 байта.

Чем меньше пакет, тем легче имитировать услуги каналов с постоянной битовой скоростью, которая характерна для телефонных сетей. Ясно, что при отказе от жестко синхронизированных временных слотов для каждого канала идеальной синхронности добиться будет невозможно, однако чем меньше размер пакета, тем легче этого достичь.