26. Технология atm

АТМ (Asynchronous Transfer Mode – асинхронный режим передачи) – технология, которая фундаментально отличается от остальных сетевых технологий, которые используются в настоящее время.

Достоинства технологии АТМ:

Высокая пропускная способность. Общепринятые стандарты технологии АТМ – пропускная способность 155 Мбит/с и 622 Мбит/с. На сегодняшний день более высокую скорость передачи данных может предложить только Gigabit Ethernet и только для локальных сетей. Скорости 155 Мбит/с достаточно для передачи телевизионного изображения высокой четкости без сжатия данных.

АТМ не расходует ресурсы сети, если нет информации для передачи. Если конкретное устройство не использует сеть, то свободные ресурсы сети могут быть использованы другими устройствами. Для сравнения можно привести обычную синхронную передачу по телефонному кабелю в режиме мультиплексирования с разделением времени: даже если устройство ничего не посылает, формируется пустой кадр данных.

Единая технология глобальных и локальных сетей резко снижает накладные расходы. Пропадает необходимость поддерживать разнородные технологии, разнородные протоколы и разнородное оборудование. Технология АТМ может постепенно стереть различие между локальными и глобальными сетями.

Применение кадров фиксированной длины позволяет сильно упростить процедуру коммутации кадра.

Технология АТМ обеспечивает заранее заданное качество передачи данных. В сетях АТМ можно зарезервировать ресурсы, гарантирующие требуемую пропускную способность и уровень потерь.

Особенности передачи данных в сетях АТМ

В основе технологии АТМ лежит идея передачи информации небольшими пакетами фиксированной длины, называемыми ячейками. Сама эта идея вызывает самые высокие отзывы специалистов. Вместо направленности на кадры различной длины, как во всех остальных протоколах, весь трафик АТМ разбивается на совершенно одинаковые ячейки (cells). При такой структуре трафика возможно очень сильное увеличение скорости его обработки в коммутаторах. Кроме того, трафик становится легко измеряемым количественно, предсказуемым и управляемым. С применением ячеек становится возможным гарантировать, что определенное количество данных будет доставлено в заданный интервал времени.

АТМ использует совершенно новый оригинальный высокоскоростной протокол Канального уровня с коммутацией пакетов (ячеек). В системе АТМ ячейки могут перемещаться в произвольном порядке. Слово «асинхронный» в названии АТМ означает, что ячейки могут переданы от отправителя к получателю в любой момент, а не в определенный, как при синхронной передаче.

Сети АТМ являются ориентированными на соединение. Любое соединение в АТМ является двухточечным соединением (в отличие от локальных сетей, в которых много компьютеров может быть подключено к общей шине). Никакого широковещания в АТМ не существует. Каждая линия «точка-точка» является однонаправленной. Для дуплексной связи необходима установка параллельных линий. В качестве носителя для АТМ обычно используется оптоволоконный кабель. Но на расстоянии до 100 м могут также применяться витые пары категории 5. Каждый кабель соединяет компьютер с коммутатором АТМ или два коммутатора АТМ.

В АТМ нет единой разделяемой среды передачи данных, поэтому там нет никакого управления доступом к среде передачи.

Когда соединение установлено, ячейки следуют по одному и тому же пути. Установленное соединение называется виртуальным каналом. Несколько виртуальных каналов, соединяющих одну пару отправителя и получателя, могут быть объединены в виртуальный путь. При изменении его маршрута одновременно меняются маршруты всех его виртуальных каналов. Вследствие того, что виртуальный канал в АТМ однонаправленный, несколько виртуальных каналов прокладывают часто.

Для установления виртуального канала в АТМ служебную информацию пересылают на специальных частотах, не отнимающих полосу пропускания у пользовательских соединений. Такая внеполосная пересылка служебной информации называется в АТМ сигнализацией. Сигнализацию производят одновременно (параллельно) с передачей пользовательских данных. Такое распараллеливание процессов позволяет максимально снизить время установления соединения, использовать неограниченные по времени виртуальные соединения. В АТМ разработаны специальные протоколы сигнализации с разными возможностями гарантии доставки данных.

В АТМ широко используется мультиплексирование (т.е. передача нескольких потоков информации через один физический канал связи). Именно мультиплексирование позволяет АТМ предоставлять пропускную способность по требованию. В АТМ используется статическое мультиплексирование. По принципу действия оно похоже на мультиплексирование с разделением времени, при котором каждому пользователю в цикле времени выделяется временной слот (time slot). А при статическом мультиплексировании специальная аппаратура или коммутатор выделяет пользователю временные слоты, только если они нужны (по требованию). При мультиплексировании с разделением времени временной слот выделяется всегда, даже если никакой информации от пользователя не идет. Таким образом, статическое мультиплексирование приспособлено для обработки любого вида трафика – и постоянного, и пульсирующего.

Резюме. Преимущества технологии АТМ перед другими технологиями обеспечивают следующие решения:

ячейка строго фиксированного размера

использование виртуальных каналов, при которых коммутация ячеек становится еще более быстрой

использование сигнализации на внеполосных частотах

статическое мультиплексирование, которое предоставляет канал по требованию пользователя

Категории услуг в АТМ

АТМ поддерживает различные уровни сервиса и качества обслуживания, которые предоставляются пользователю. Это объясняется тем, что требования различных приложений к сетевым ресурсам могут очень сильно отличаться. Например, электронная почта не устанавливает никакого временного интервала доставки сообщения получателю. А передача видео по сети устанавливает очень жесткие требования на постоянство передаваемого потока данных. Соответственно, разница в стоимости столь различных сетевых услуг очень большая.

Соглашения об уровне сервиса представляют собой контракт, заключаемый между пользователем и поставщиком услуг сети. В основе определения уровня сервиса лежат следующие показатели:

• Максимальная скорость передачи ячеек PCR

• Средняя скорость передачи ячеек SCR

• Минимальная скорость передачи ячеек MCR

• Уровень ошибок при разбивке данных на ячейки

Эти показатели определяют более общие параметры:

• гарантированная пропускная способность сети

• уровень потерь кадров

• задержка по времени при передаче кадров

• время восстановления при сбое в сети

В АТМ установлен стандарт на категории услуг, которые могут быть предоставлены. Для каждой категории установлено свое сочетание основных показателей качества.

Класс	Описание	Пример
CBR	Постоянная скорость передачи. Потери данных допускаются, задержки допускаются	Канал Т1
RT-VBR	Переменная скорость передачи: реальное время. Потери данных допускаются, задержки допускаются	Видеоконференции реального времени
NRT-VBR	Переменная скорость передачи : не реальное время. Потери данных допускаются, задержки допускаются	Электронная почта с мультимедиа
ABR	Доступная скорость передачи. Потери данных НЕ допускаются, задержки допускаются	Доступ в Интернет
UBR	Неуказанная скорость передачи. Потери данных НЕ допускаются, задержки НЕ допускаются	Фоновая передача файла