Az ATM ( angolul A synchronous Transfer Mode – egy aszinkron adatátviteli módszer ) egy nagy teljesítményű hálózati technológia kapcsoláshoz és csomagmultiplexeléshez . A csomagok 53 bájtos rögzített méretű cellák ( eng. cell ) [1] , ahol az első 5 bájt a fejlécként szolgál. Ez a gyors csomagváltás egy fajtája ( eng. fast p acket s witching ) .
Ellentétben a szinkron adatátviteli módszerrel (STM - English s ynchronous t ransfer mode ), az ATM alkalmasabb nagyon eltérő vagy változó bitsebességű adatszolgáltatások nyújtására .
Az ATM-technológia alapjait az 1970-es években egymástól függetlenül két tudós fejlesztette ki Franciaországban és az Egyesült Államokban : Jean-Pierre Coudreuse [2] , aki a France Telecom kutatólaboratóriumában dolgozott , és Sandy Fraser , a Bell Labs [3] mérnöke . . Mindketten olyan architektúrát akartak létrehozni, amely mind az adatokat, mind a hangot nagy sebességgel továbbítja, és a hálózati erőforrásokat a leghatékonyabb módon használja fel.
A számítástechnika megteremtette a gyorsabb információfeldolgozás és a rendszerek közötti gyorsabb adatátvitel lehetőségét. Az 1980-as években a távközlési szolgáltatók felfedezték, hogy a nem hangforgalom fontosabb, és elkezdték uralni a hangforgalmat. Javasolták az ISDN projektet [4] , amely egy telefon- és adatszolgáltatást nyújtó csomagkapcsolt digitális hálózatot írt le. A digitális átviteli rendszerek, először a PCM-en alapuló pleziokron rendszerek (PDH) , majd az optikai szálon alapuló hierarchiákból álló szinkron átviteli rendszerek (SDH) lehetővé tették az adatok nagy sebességű átvitelét a bináris hibák alacsony valószínűségével. De a meglévő csomagkapcsolt technológia (elsősorban X.25 protokoll ) nem tudott valós idejű forgalomátvitelt biztosítani (például hang), és sokan kételkedtek abban, hogy valaha is biztosítani fog [3] . A nyilvános telefonhálózatokban a forgalom valós idejű továbbításához áramköri kapcsolási (CC) technológiát alkalmaztak. Ez a technológia ideális hangátvitelre, de nem hatékony adatátvitelre. Ezért a távközlési ipar az ITU -hoz fordult, hogy új szabványt dolgozzon ki a nagy sávszélességű hálózatokon keresztüli adat- és hangforgalomra [3] . A 80-as évek végén a CCITT Nemzetközi Telefon- és Távírótanácsadó Bizottsága (amelyet később ITU-T- re kereszteltek ) kidolgozott egy második generációs ISDN -ajánlást, az úgynevezett B-ISDN- t (Broadband ISDN), amely az ISDN kiterjesztése. Az ATM [4] a B-ISDN alsóbb rétegű átviteli módjaként lett kiválasztva . 1988-ban az ITU genfi ülésén az ATM cella hosszát választották meg - 53 bájt [5] . Ez kompromisszum volt az amerikai szakértők között, akik 64 bájtos cellahosszt javasoltak, és az európai szakértők között, akik 32 bájtos cellahosszt javasoltak. Egyik fél sem tudta meggyőzően bizonyítani lehetőségének előnyét, így végül 48 bájt lett a "hasznos teher" mennyisége , a fejléc (szolgáltatási adatok) mező méretét pedig 5 bájtra választották, a minimális méretben megegyezett az ITU. 1990-ben jóváhagyták az ATM-ajánlások [6] alapvető készletét . Az ATM alapelveit az I.150. ajánlás [6] határozza meg . Ez a megoldás nagyon hasonlított a Coudreuse és Fraser által kifejlesztett rendszerekhez. Innentől kezdődik az ATM további fejlesztése.
Az 1980-as és 1990-es években több szervezet is részt vett a közös hang- és adatátvitelre szolgáló gyors csomagkapcsolás (FPS) kutatásában és fejlesztésében.
LNPO Krasnaya ZaryaA BKP témáját és, mint változatát, az ATM-et a részleg dolgozta ki G. P. Zakharov vezetésével az AOOT Atomerőmű Raduga vállalat részeként . Korábban ez a vállalkozás az LNPO Krasnaya Zarya egyik részlege volt . Zaharov tanszéke elméleti eredményeket - matematikai modelleket [7] [8] , a tanszék által végzett kutatásokról szóló beszámolókat , cikkeket, könyveket, hallgatói diplomákat, kandidátusi és doktori értekezéseket - és gyakorlati eredményeket egyaránt kapott:
Ez lehetővé tette, hogy egy gyors csomagkapcsoló vagy ATM cella kapcsoló kapcsolómezőjét egyetlen nyomtatott áramköri lapra építsék. Ezek a munkák azonban nem mentek tovább egy 10 darabos VLSI kísérleti tétel kiadásán , valamint a Razzhivin I.A. értekezési munkája eredményeinek megvalósításán a NIR "NIIMA Progress" és az SE NII "Rubin"-ban. , ezek a munkálatok műszaki szakembereken kívül álló okokból nem mentek végbe.
A Ph.D. által vezetett szakembercsoport munkájáról ismert. Georgy Revmirovich Ovchinnikov, aki egy önútválasztó mátrixokon [17] [18] és azok matematikai modelljére [19] [20] alapuló gyors csomagkapcsoló rendszer hardveres megvalósításának saját verzióját javasolta . Javaslataik gyakorlati megvalósításáról azonban nincs információ.
Moszkvai Elektronikai Technológiai IntézetBeszámoltak egy 16x16-os, gallium-arzenid alapú digitális kapcsolóról, amelyet az LNPO Krasnaya Zarya-tól függetlenül fejlesztett ki a Moszkvai Elektronikus Technológiai Intézet [21] .
Az 1990-es évek elején A világ ATM-technológiái egyre nagyobb figyelmet szentelnek. A Sun Microsystems Corporation 1990-ben az elsők között jelentette be az ATM támogatását [3] . 1991-ben, mivel a CCITT -nek már nincs ideje, hogy időben ajánlásokat tegyen a gyorsan fejlődő új technológiára vonatkozóan, létrejön az ATM Fórum [22] , amely az ATM technológia fejlesztőiből és gyártóiból álló konzorcium, az új gyakorlati szabványok és műszaki előírások koordinálására és kidolgozására. ATM technológia, és egy azonos nevű webhely, ahol az összes specifikáció nyilvánosan elérhető volt. A CCITT , amely már ITU-T , új kiadásokat ad ki ajánlásaiból, javítva az ATM elméleti alapjait. Az IT szektor magazinok és újságok képviselői nagy kilátásokat jósolnak az ATM-nek. 1995-ben az IBM bejelentette új, ATM technológián alapuló vállalati hálózati stratégiáját [23] . Úgy vélték, hogy az ATM jelentős segítséget jelentene az Internetnek , megszüntetve a sávszélesség hiányát és megbízhatóbbá téve a hálózatot [24] . Dan Minoli, számos számítógépes hálózatokról szóló könyv szerzője azzal érvelt, hogy az ATM-et nyilvános hálózatokon fogják megvalósítani, és a vállalati hálózatok ugyanúgy csatlakoznak hozzájuk, mint annak idején a frame relay -t vagy az X.25 - öt [25] . De addigra az IP protokoll már széles körben elterjedt, és nehéz volt élesen áttérni az ATM-re. Ezért a meglévő IP -hálózatokban az ATM-technológiát mögöttes protokollként kellett volna megvalósítani, azaz IP alatt , nem pedig IP helyett . A hagyományos Ethernet és Token-Ring hálózatok ATM berendezésekre való fokozatos átállására a LANE protokollt fejlesztették ki , amely emulálja a hálózati adatcsomagokat.
1997-ben a router és switch iparban körülbelül ugyanennyi cég sorakozott fel az ATM támogatói és ellenzői soraiban, vagyis használtak vagy nem használtak ATM technológiát eszközeikben [3] . Ennek a piacnak a jövője még bizonytalan volt. 1997-ben az ATM berendezések és szolgáltatások bevétele 2,4 milliárd dollár volt, a következő évben 3,5 milliárd dollár [ 26] , és 2001-ben várhatóan eléri a 9,5 milliárd dollárt [27] . Sok cég (például az Ipsilon Networks ) nem teljesen, hanem lecsupaszított változatban használta az ATM-et a siker érdekében. Számos összetett ATM felsőbb szintű specifikációt és protokollt dobtak ki , beleértve a különböző típusú szolgáltatásminőséget . Csak az egyik sorról a másikra való bájtok átkapcsolásának alapvető funkciója maradt meg.
Első találat az ATM-enÉs mégis, sok informatikai szakember is szkeptikus volt az ATM technológia életképességével kapcsolatban. Az ATM védelmezői általában a távközlési, telefontársaságok , az ellenzők pedig a számítógépes hálózatokkal és hálózati berendezésekkel foglalkozó cégek képviselői voltak. Steve Steinberg (a Wired magazinban) egy egész cikket szentelt a köztük zajló rejtett háborúnak [24] . Az első csapást az ATM-re a Bellcore 1994 -es, a LAN forgalmi mintákat vizsgáló tanulmánya érte [28] . Ez a kiadvány megmutatta, hogy a helyi hálózatok forgalma nem engedelmeskedik egyetlen létező modellnek sem. Az idődiagramon a LAN - forgalom fraktálként viselkedik . Bármilyen időtartományban, néhány milliszekundumtól több óráig terjedő tartományban önismétlődő, robbanékony jellegű. Az ATM-nek a munkája során az összes munkaidőn kívüli csomagot pufferben kell tárolnia. A forgalom meredek növekedése esetén az ATM switch egyszerűen kénytelen eldobni a nem tartalmazott csomagokat, ami a szolgáltatás minőségének romlását jelenti . Emiatt a PacBell kudarcot vallott az ATM-berendezések használatának első kísérletekor [29] .
Az ATM fő versenytársa, a Gigabit Ethernet megjelenéseA 90-es évek végén megjelenik a Gigabit Ethernet technológia , amely versenyezni kezd az ATM-mel. Az első fő előnye a lényegesen alacsonyabb költség, az egyszerűség, a könnyű beállítás és kezelés. Ezenkívül az Ethernetről vagy a Fast Ethernetről a Gigabit Ethernetre való váltás sokkal egyszerűbb és olcsóbb lenne. A Gigabit Ethernet szolgáltatás minőségének problémája megoldható lenne, ha olcsóbb sávszélességet vásárolnánk árréssel, mint az intelligens berendezésekkel. A 90-es évek végére. világossá vált, hogy az ATM továbbra is csak a nagy kiterjedésű hálózatokat fogja uralni [30] [31] . A WAN -hoz használt ATM-kapcsolók értékesítése tovább nőtt, míg a LAN -hoz való ATM-kapcsolók eladásai gyorsan visszaestek [32] [33] .
A 2000-es években az ATM-berendezések piaca továbbra is jelentős volt [34] . Az ATM-et széles körben használták a globális számítógépes hálózatokban , az audio-/videofolyamok átvitelére szolgáló berendezésekben, mint közbenső réteg a fizikai és felső rétegek között az ADSL-eszközökben a 2 Mbps-nál nem nagyobb sávszélességű csatornáknál. De az évtized végén az ATM-et kezdi felváltani az új IP VPN technológia [35] . Az ATM-kapcsolókat felváltották az IP / MPLS útválasztók [36] . 2006-ban a Broadband Forum kiadott egy TR-101 specifikációt "Migration to Ethernet-Based DSL Aggregation" néven, amely meghatározta, hogy az ATM-alapú aggregációs hálózatok hogyan költözhetnek át Ethernet-alapú aggregációs hálózatokra (a korábbi TR-25 és TR összefüggésében). -59 architektúrák) [37] . Az átállás indoklásaként a specifikáció kimondja, hogy a meglévő DSL-architektúrák az "alacsony sebességű, legjobb erőfeszítést" igénylő hálózatokról olyan infrastruktúrák felé haladnak, amelyek képesek támogatni a magasabb átviteli sebességet és a QoS-t, multicastot igénylő szolgáltatásokat, és olyan követelményeknek is megfelelnek, amelyek teljesítése elfogadhatatlan. ATM-re épített rendszerekben. Az Uvum 2009-ben azt jósolta, hogy az ATM-nek és a Frame Relay -nek 2014-re szinte teljesen el kell tűnnie [38] , miközben az Ethernet és az IP - VPN piac továbbra is jó ütemben fog növekedni. Egy 2010. októberi Broadband Forum jelentés [39] szerint a globális piaci átállás az áramkörkapcsolt hálózatokról (TDM, ATM stb.) az IP-hálózatokra a vezetékes hálózatokban már megkezdődött, és már a mobilhálózatokat is érinti. A jelentés szerint az Ethernet lehetővé teszi a mobilszolgáltatók számára, hogy költséghatékonyabban tudják kielégíteni a mobilforgalom iránti növekvő keresletet, mint a TDM-en vagy ATM-en alapuló rendszerek.
Még 2005 áprilisában az ATM Fórum egyesült a Frame Relay Forum és az MPLS Forum közös MFA Fórummá ( MPLS–Frame Relay–ATM Forum ). 2007-ben az utóbbit IP/MPLS Forum névre keresztelték át . 2009 áprilisában az IP/MPLS Forum az 1994 óta létező Broadband Forum ( BBF ) konzorcium része lett . Az ATM-specifikációk eredeti formájukban elérhetők a konzorcium www.broadband-forum.org honlapján [40] , de további fejlesztésük teljesen leállt.
Az ATM-hálózat az egymáshoz kapcsolódó ATM-kapcsolók alapján épül fel. A technológia helyi és globális hálózatokban egyaránt megvalósul . Különféle típusú információk közös továbbítása megengedett, beleértve a videót, a hangot.
Az ATM-ben használt adatcellák kisebbek a más technológiákban használt adatelemekhez képest. Az ATM-ben használt kis, állandó cellaméret lehetővé teszi:
Az ATM technológia három szinten foglalja magában az összekapcsolást .
Az adatok ATM-hálózatban a feladótól a címzetthez való átviteléhez virtuális csatornák jönnek létre , VC ( angol Virtual Circuit ), amelyek három típusból állnak:
A csomagokban történő útválasztáshoz úgynevezett csomagazonosítókat használnak. Két típusuk van:
UNI cellaformátum
|
NNI cellaformátum
|
Öt forgalmi osztályt határoztak meg, amelyek a következő minőségi jellemzőkben különböznek egymástól:
A CBR nem biztosít hibaellenőrzést, forgalomkezelést vagy egyéb feldolgozást. A CBR osztály alkalmas valós idejű médiával való munkára.
A VBR osztály két alosztályt tartalmaz - normál és valós idejű (lásd az alábbi táblázatot). Az ATM nem vezet be cellaidő-elosztást a kézbesítési folyamat során. A sejtvesztés eseteit figyelmen kívül hagyja.
Az ABR osztályt úgy tervezték, hogy azonnali forgalomváltozások körülményei között működjön. A rendszer garantál némi áteresztőképességet, de rövid ideig képes ellenállni a nagy terhelésnek. Ez az osztály biztosítja a visszacsatolás jelenlétét a vevő és a küldő között, amely lehetővé teszi a csatornaterhelés csökkentését, ha szükséges.
Az UBR osztály kiválóan alkalmas IP -csomagok küldésére (nincs garancia a kézbesítésre, torlódások esetén elkerülhetetlen a veszteség).
QoS osztály | egy | 2 | 3 | négy | 5 |
---|---|---|---|---|---|
Szolgáltatási osztály | A | B | C | D | x |
Forgalom típusa | CBR | VBR | VBR | ABR | UBR |
Szint típusa | AAL1 | AAL2 | AAL3/4 | AAL3/4 | |
Szinkronizálás | Kívánt | Nem szükséges | |||
Átviteli sebesség | Állandó | Változó | |||
Csatlakozási mód | Az alapítással | Nincs létesítmény | |||
Használati példa | (E1, T1) | Videó | Hang | Adatátvitel |
TCP / IP protokollok az OSI modell rétegei szerint | Alapvető|
---|---|
Fizikai | |
csatornázott | |
hálózat | |
Szállítás | |
ülés | |
Reprezentáció | |
Alkalmazott | |
Egyéb alkalmazva | |
A TCP és UDP portok listája |