Способ организации канала – коммутация ячеек
Среда передачи информации - оптоволоконный кабель и неэкранированная витая пара.
Скорость передачи данных – 25 – 2200 Мбит/с
АТМ технология характеризуется уникальной масштабируемостью, от небольших локальных сетей со скоростями обмена 25-50 Мбит/с до трансконтинентальных сетей. Данная технология может иметь любую архитектуру. Она обеспечивает высокоэффективную связь и большую однородность сетей. Теоретически АТМ может осуществлять обмен данными как через десятки, так и через сотни километров. На практике, однако, реализация концепции АТМ сталкивается с рядом трудностей, вызванных, впрочем, исключительно технологическими причинами и ограниченными возможностями современной промышленности.
Разнотипный трафик может передаваться с использованием сервиса АТМ тремя способами:
1) Голос, данные и видео преобразуются в ячейки АТМ в сети оператора с использованием функций адаптации АТМ. Оператор будет реализовывать все функции доступа и передачи, а для каждого устройства потребуется отдельная линия доступа в сеть АТМ.
Рис. 6. Преобразование в ATM осуществляется оператором
2) ЛВС, голосовые и видеоустройства подключаются к локальному коммутатору АТМ для преобразования трафика в ячейки. Для доступа в сеть оператора используется одна линия, передающая все потоки трафика одновременно. Сеть оператора обеспечивает маршрутизацию трафика. Такое решение более экономично. Находящийся в сети пользователя коммутатор АТМ может принадлежать оператору и находиться у него на обслуживании.
Рис. 7. Преобразование в ATM осуществляется у пользователя
3) Устройства оборудуются собственными интерфейсами АТМ. Одно устройство доступа позволяет объединить весь пользовательский трафик в одном тракте, связанном с сетью оператора.
Рис. 8. Устройства оборудуются собственными интерфейсами ATM
Принцип работы
Принцип работы АТМ заключается в следующем: информация, поступающая от источника нарезается на кадры равной длины – 48 байт. После этого к пользовательской информации добавляется заголовок несущий служебную информацию.
Перед отправкой пакетов в сеть, предварительно устанавливается виртуальное соединение между отправителем и получателем. Для этого устройство инициирующее передачу отправляет специальный служебный пакет, несущий информацию о требуемых характеристиках соединения. Пройдя последовательно от источника до получателя, этот пакет оставляет за собой "след" в виде записей в таблице маршрутизации о характеристиках соединения и требуемом качестве обслуживания.
Рис. 9. Пример сети АТМ
Такая схема установления соединения характерна для временных соединений. Для постоянных соединений записи в таблицу маршрутизации вносятся, обычно, вручную обслуживающим персоналом. После установления соединения пакеты будут проходить по уже установленному маршруту.
Сети АТМ состоят из коммутаторов, соединённых трактами АТМ. Краевые коммутаторы, к которым подключаются пользовательские устройства, обеспечивают функции адаптации, если АТМ не используется вплоть до пользовательских станций. Другие коммутаторы, расположенные в центре сети, обеспечивают перенос ячеек, разделение трактов и распределение потоков данных. В точке приёма функции адаптации восстанавливают из ячеек исходный поток данных и передают его устройству-получателю.
Рис. 10. Адаптация ATM
Телекоммуникационная сеть, использующая технологию АТМ, состоит из набора коммутаторов, связанных между собой. Коммутаторы АТМ поддерживают два вида интерфейсов: UNI (пользователь-сеть) и NNI (сеть-сеть). Пользовательский интерфейс UNI используется для подключения к коммутатору конечных систем. Межсетевой интерфейс NNI используется для соединений между коммутаторами.
Коммутатор АТМ состоит из коммутатора виртуальных путей и из коммутатора виртуальных каналов.
Коммутатор АТМ анализирует значения идентификаторов виртуального пути и виртуального канала ячейки, которая поступает на его вход и направляет ячейку на один из его выходных портов. Номер выходного порта определяется динамически создаваемой таблицей коммутации.
Для передачи данных в сети АТМ формируется виртуальное соединение. Виртуальное соединение определяется сочетанием идентификатора виртуального пути (VPI) и идентификатора виртуального канала (VCI). Идентификатор позволяет маршрутизировать ячейку для доставки в путь назначения, т.е. коммутация ячеек происходит на основе идентификатора виртуального пути и идентификатора виртуального канала, определяющих виртуальное соединение. Несколько виртуальных каналов составляют виртуальный путь.
Виртуальный канал является соединением, установленным между двумя конечными узлами на время их взаимодействия, а виртуальный путь – это путь между двумя коммутаторами. При создании виртуального канала, коммутаторы определяют, какой виртуальный путь использовать для достижения пункта назначения. По одному и тому же виртуальному пути может передаваться одновременно трафик множества виртуальных каналов.
Метод виртуального пути позволяет ограничивать затраты на управление, объединяя соединения, пользующиеся общим путём, в единую группу. В результате вместо огромного количества отдельных соединений сети достаточно управлять небольшим количеством групп соединений. Механизмы управления виртуальным путём включают вычисление маршрутов, резервирование ресурсов и сохранение информации о состоянии соединения.
Для установки отдельного виртуального канала требуется проверить, что имеется соответствующее соединение виртуального пути с количеством ресурсов, достаточным для поддержания виртуального канала с приемлемым качеством обслуживания. После установки виртуального канала сохраняется информация о состоянии соединения (то есть о соответствии виртуальных каналов и виртуальных путей).
Рис. 11. Установление соединения с использованием виртуальных путей
Передача данных в коротких ячейках позволяет ATM эффективно управлять потоками различной информации и обеспечивает возможность приоритизации трафика. Даже после того, как данные от одного из отправителей будут приниматься в сеть, они могут чередоваться с более срочной информацией. Чередование может осуществляться на уровне целых ячеек и малые размеры последних обеспечивают в любом случае непродолжительную задержку. Такое решение позволяет передавать срочный трафик практически без задержек, приостанавливая на это время передачу некритичной к задержкам информации. Даже после того, как данные от одного из отправителей будут приниматься в сеть, они могут чередоваться с более срочной информацией. В результате ATM может обеспечивать эффективную передачу всех типов трафика.
Даже при чередовании и приоритизации ячеек в сетях ATM могут наступать ситуации насыщения пропускной способности. Для сохранения минимальной задержки в таких случаях ATM может отбрасывать отдельные ячейки при насыщении. В общем случае обычно отбрасываются ячейки с низким приоритетом, для которых достаточно просто повторить передачу без потери информации. Коммутаторы ATM с расширенными функциями могут при отбрасывании ячеек, являющихся частью большого пакета, обеспечить отбрасывание и оставшихся ячеек из этого пакета - такой подход позволяет дополнительно снизить уровень насыщения и избавиться от излишнего объема повторной передачи.