ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Материал из свободной русской энциклопедии «Традиция»
Перейти к: навигация, поиск

ATM (англ. Asynchronous Transfer Mode — асинхронный способ передачи данных) — сетевая технология, основанная на передаче данных в виде ячеек (cell) фиксированного размера (53 байта), из которых 5 байтов используется под заголовок.

Сеть строится на основе АТМ коммутатора и АТМ маршрутизатора. Технология реализуется как в локальных, так и в глобальных сетях. Допускается совместная передача различных видов информации, включая видео, голос.

Ячейки данных, используемые в ATM, меньше в сравнении с элементами данных, которые используются в других технологиях. Небольшой, постоянный размер ячейки, используемый в ATM, позволяет:

  • передавать данные по одним и тем же физическим каналам, причём как при низких, так и при высоких скоростях;
  • работать с постоянными и переменными потоками данных;
  • интегрировать любые виды информации: тексты, речь, изображения, видеофильмы;
  • поддерживать соединения типа точка-точка, точка-многоточка, многоточка-многоточка.

Технология ATM предполагает межсетевое взаимодействие на трёх уровнях.

Для передачи данных от отправителя к получателю в сети ATM создаются виртуальные каналы, VC (англ. Virtual Circuit), которые бывают двух видов:

  • постоянный виртуальный канал, PVC (Permanent Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками и существует в течение длительного времени, даже в отсутствие данных для передачи;
  • коммутируемый виртуальный канал, SVC (Switched Virtual Circuit), который создаётся между двумя точками непосредственно перед передачей данных и разрывается после окончания сеанса связи.

Для маршрутизации в пакетах используют так называемые идентификаторы пакета. Они бывают двух видов:

  • VPI (англ. virtual path identificator) — идентификатор виртуального пути (номер канала)
  • VCI (англ. virtual connect identificator) — идентификатор виртуального соединения (номер соединения)


Структура ячейки[править]

Формат ячейки UNI

7 6
5
4
3
2
1
0
GFC VPI
VPI
VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC




Полезные данные ячейки (48 байт)



Формат ячейки NNI

7 6
5
4
3
2
1
0
VPI
VPI
VCI
VCI
VCI PT CLP
HEC




Полезные данные ячейки (48 байт)




GFC = Generic Flow Control (4 бита) - общее управление потоком;
VPI = Virtual Path Identifier (8 бит UNI) или (12 бит NNI) - идентификатор виртуального пути;
VCI = Virtual channel identifier (16 бит) - идентификатор виртуального канала;
PT = Payload Type (3 бита) - тип данных;
CLP = Cell Loss Priority (1 бит) - уровень приоритета при потере пакета; указывает на то, какой приоритет имеет ячейка (cell), и будет ли она отброшена в случае перегрузки канала;
HEC = Header Error Control (8 бит) - поле контроля ошибок.
UNI = User-to-Network Interface - интерфейс пользователь-сеть. Стандарт, разработанный ATM Forum, который определяет интерфейс между конечной станцией и коммутатором в сети ATM.
NNI = Network-to-Network Interface - интерфейс сеть-сеть. Обобщённый термин, описывающий интерфейс между двумя коммутаторами в сети.


Классы обслуживания и категории услуг[править]

Определено пять классов трафика, отличающихся следующими качественными характеристиками:

  • наличием или отсутствием пульсации трафика, то есть трафики CBR или VBR;
  • требованием к синхронизации данных между передающей и принимающей сторонами;
  • типом протокола, передающего свои данные через сеть ATM, - с установлением соединения или без установления соединения (только для случая передачи компьютерных данных).


CBR не предусматривает контроля ошибок, управления трафиком или какой-либо другой обработки. Класс CBR пригоден для работы с мультимедиа реального времени.

Класс VBR содержит в себе два подкласса - обычный и для реального времени (см. таблицу ниже). ATM в процессе доставки не вносит никакого разброса ячеек по времени. Случаи потери ячеек игнорируются.

Класс ABR предназначен для работы в условиях мгновенных вариаций трафика. Система гарантирует некоторую пропускную способность, но в течение короткого времени может выдержать и большую нагрузку. Этот класс предусматривает наличие обратной связи между приемником и отправителем, которая позволяет понизить загрузку канала, если это необходимо.

Класс UBR хорошо пригоден для посылки IP-пакетов (нет гарантии доставки и в случае перегрузки неизбежны потери).


Основные характеристики классов трафика ATM
Класс QoS 1 2 3 4 5
Класс обслуживания A B C D x
Тип трафика CBR VBR VBR ABR UBR
Тип уровня AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL3/4
Синхронизация Требуется Не требуется
Скорость передачи Постоянная Переменная
Режим соединения С установлением Без установления
Пример использования (Е1, Т1) Видео аудио Передача данных

Практика реализации[править]

Технология ATM задумывалась и рекламировалась в прессе как универсальная замена всем имевшимся на рынке технологиям передачи данных и голоса и была призвана осуществить конвергенцию этих приложений, а так же передачи цифрового телевизионного сигнала. Подразумевалось использование ATM на всём пути передачи сигнала - от телефона к телефону (и телефоны с таким интерфейсом действительно выпускались), от компьютера к компьютеру.

Технически предполагались интерфейсы, обеспечивающие работу по этому протоколу на скоростях 100, 155 и 622Мбит/c (так же некоторыми участниками рынка был предложен вариант 25Мбит/c).

Однако, практически оказалось, что на момент начальной стандартизации этой технологии полный стек протоколов, необходимых для всех предполагавшизся ATM-приложений слишком сложен и попросту не доработан до конца. Поэтому большинство разработчиков, стремившихся поскорее выпустить свои продукты на рынок, пошло по пути выпуска продуктов с неполным или неполностью функциональным стеком, вплоть до того, что реализовывали исключительно эмуляцию Ethernet поверх ATM - так называемый режим LANE. Разумеется, ATM-продукты, поддерживавшие наверху своего стека только LANE, не обеспечивали всех разрекламированных возможностей ATM и привели к известному разочарованию потребителей.

Совокупная сложность протоколов, обеспечивающих большие функциональные возможности, оказалась сопоставима со сложностью базовых RFC, обеспечивающих работу приложений TCP/IP и частично перекрывала функциональность TCP/IP[1]. Их разработка оказалась, к тому же, подорвана конкуренцией двух архитектурных подходов - MPLS и I-PNNI (потенциально более эффективный, чем MPLS, но, впоследствии, так и не нашедший широкой поддержки на рынке), продвигавшихся двумя лидерами рынка - Cisco Systems и Bay Networks, соответственно. Менее продвинутые разработчики были вынуждены в своих планах учитывать оба эти подхода, по факту не реализуя в полной мере ни один из них.

К тому же, обнаружилось, что на скоростях свыше 622Мбит/c ATM оказался менее эффективен, чем прямая передача TCP/IP через SONET или же высокоскоростные версии Ethertnet.

Все эти обстоятельства привели к практической дезорганизации разработок ATM и тотальный захват рынка новой технологией в результате не состоялся.

В настоящее время технология ATM практически остановилась в своём развитии, её изощрённые методы приоритезации трафика оказались практически невостребованы за исключением приложений последней мили, основанных на ADSL и близких технологиях. Поскольку ADSL-сети изначально позиционировались как основа для конвергентных услуг - телефонии, передачи данных и видео (т.н. triple play), технология ATM оказалась естественным кандидатом на роль сетевого уровня в ADSL-приложениях. Практика, однако, показывает, что большинство из потенциальных возможностей ATM оказываются невостребованными даже в таких сетях.

Литература[править]

  • Галина Дикер-Пилдуш Сети ATM корпорации Cisco = Cisco ATM Solutions ‭. — М.: «Вильямс», 2004. — С. 880. — ISBN 1-57870-213-5>
  • Руководство по технологиям объединённых сетей = Internetworking Technologies Handbook ‭. — 4. — М.: «Вильямс», 2005. — С. 1040. — ISBN 5-58705-119-2>


Примечания[править]

  1. следует отметить, что протоколы ATM не вполне соответствовали базовой модели OSI/ISO, в совокупности перекрывая уровни со второго по, местами, седьмой