Загальні відомості про мережі ATM
АТМ - дитина телефонних компаній. Технологія ця розроблялася далеко не з розрахунку на комп'ютерні мережі передачі даних. АТМ радикально відрізняється від звичайних мережевих технологій. Основна одиниця передачі в цьому стандарті - це осередок, на відміну від звичного пакету. Осередок містить в собі 48 байт даних і 5 байт заголовка. Частково це необхідно, щоб забезпечити дуже маленький час затримки передачі мультимедійних даних. (Фактично, розмір осередку з'явився компромісом між американським телефонними компаніями, які віддають перевагу розміру осередку 64 байти, і європейськими, у яких він рівний 32 байтам).
Пристрої АТМ встановлюють зв'язок між собою і передають дані по віртуальних каналах зв'язку, які можуть бути тимчасовими або постійними. Постійний канал зв'язку - це шлях, по якому передається інформація. Він завжди залишається відкритим незалежно від трафіку. Тимчасові канали створюються на вимогу і, як тільки передача даних закінчується, закриваються.
Із самого початку АТМ проектувався як система комутації за допомогою віртуальних каналів зв'язку, які забезпечують наперед специфікований рівень якості сервісу (Quality of Service - QoS ) і підтримують постійну або змінну швидкість передачі даних. Модель QoS дозволяє додаткам запитати гарантовану швидкість передачі між приймачем і джерелом, не звертаючи уваги на те, наскільки складний шлях між ними. Кожен АТМ - комутатор, зв'язуючись з іншим, вибирає такий шлях, який гарантує потрібну додатком швидкість.
Якщо система не може задовольнити запит, то вона повідомляє про це додатку. Правда, існуючі протоколи передачі даних і додатку не мають ніякого поняття про QoS, так що це ще одна відмінна властивість, яку ніхто не використовує.
Завдяки наявності таких корисних властивостей АТМ нікого не дивує загальне бажання продовжувати вдосконалювати цей стандарт. Але поки існуючі реалізації устаткування досить обмежені первинним підходом, який орієнтувався на інші, некомп'ютерні, завдання.
Наприклад, АТМ не має вбудованої системи широкомовного сповіщення (це характерно для АТМ, є ідея, але немає стандарту). І хоча широкомовні повідомлення - одвічний головний біль для будь-якого адміністратора, в деяких випадках вони просто необхідні. Клієнт, який шукає сервер, повинен мати можливість розіслати повідомлення "Де сервер?", що б потім, одержавши відповідь, направляти свої запити вже безпосередньо за потрібною адресою.
Форум АТМ спеціально розробив специфікації для емуляції мережі - LAN emulation (LANE). LANE перетворює "точка-точка"-орієнтовану АТМ мережу в звичайну, де клієнти і сервери бачать її як нормальну широкомовну мережу, що використовує протокол IP (а скоро і IPX). LANE складається з чотирьох різних протоколів: протоколу конфігурації сервера (LAN emulation configuration service - LECS), протоколу сервера (LAN emulation server - LES), протоколу загального віщання і невідомого сервера (Broadcast and Unknown Server - BUS) і протоколу клієнта (LAN emulation client - LEC).
Коли клієнт за допомогою LANE намагається підключитися до мережі АТМ, то спочатку він використовує протокол LECS. Оскільки АТМ не підтримує широкомовних повідомлень, форум АТМ виділив спеціальну адресу LECS, яку ніхто інший вже не використовує. Посилаючи повідомлення за цією адресою клієнт одержує адресу відповідного йому LES. Рівень LES забезпечує необхідні функції ELAN (emulated LAN). З їх допомогою клієнт може одержати адресу BUS-сервісу і послати йому повідомлення "підключився такий-то клієнт", щоб потім BUS рівень міг, одержуючи повідомлення, переслати його всім клієнтам, що реєструються.
Для того, щоб використовувати не АТМ протоколи, необхідно використовувати LEC. LEC працює як конвертор, емулюючи звичайну топологію мережі, яку має на увазі IP. Оскільки LANE тільки моделює Ethernet, то він може усунути деякі старі технологічні помилки. Кожен ELAN може використовувати різні розміри пакетів. ELAN, який обслуговує станції, підключені за допомогою звичайного Ethernet, використовує пакети розміром 1516 байт, тоді як ELAN, що забезпечує зв'язок між серверами може посилати пакети по 9180 байт. Всім цим управляє LEC.
LEC перехоплює широкомовні повідомлення і посилає їх BUS. Коли BUS одержує таке повідомлення, то посилає його копію тому, що реєструється в LEC.
Розмір осередку в 48 байт плюс п'ятибайтовий заголовок є причиною того, що тільки 90,5% пропускної смуги витрачається на передачу корисної інформації. Таким чином, реальна швидкість передачі даних - всього лише 140 Мбіт/с. І це без урахування накладних витрат на установку зв'язки і інші службові взаємодії між різними рівнями протоколів - BUS і LECS.
Так, АТМ - складна технологія і поки його використання обмежує LANE. Все це сильно стримує широке розповсюдженню даного стандарту. Правда, існує обгрунтована надія, що він дійсно застосовуватиметься, коли з'являться додатки, які зможуть скористатися перевагами АТМ безпосередньо.
АТМ - даною абревіатурою може позначатися технологія асинхронної передачі даних (Asynchronous Transfer Mode), а не тільки Adobe Type Manager або Automatoc Teller Machine, що багатьом може здатися звичнішим. Дану технологію побудови високошвидкісних обчислювальних мереж з комутацією пакетів характеризує унікальна масштабованість від невеликих локальних мереж швидкостями обміну 25-50 Мбіт/сек до трансконтинентальних мереж.
Як передавальне середовище використовується або вита пара (до 155 Мбіт/сек) або оптоволокно.
АТМ є розвитком STM (Synchronous Transfer Mode), технології передачі пакетованних даних і мови на великі відстані, традиційно використовуваної для побудови телекомунікаційних магістралей і телефонної мережі. Тому перш за все ми розглянемо STM.
Загальні характеристики ATM:
1.Лінії зв’язку – оптичні, локальні і довгі. Довгі лінії можуть бути виділеними (орендованими) та комутаційними.
2.Забезпечення паралельної передачі. Кожний вузол може мати виділене з’єднання з будь-яким іншим вузлом.
3.Робота завжди на максимальній швидкості.
4.Використання пакетів фіксованої довжини - по 53 байти.
5.Корекція помилок і маршрутизації на апаратному рівні (частково завдяки фіксованому розміру комірок).
6.Одночасна передача даних, відеоінформації та голосу. Фіксований розмір комірок забезпечує рівномірний голосовий потік.
7.Легкість балансування завантаження. Комутація пакетів дозволяє при необхідності підвищення пропускної можливості встановити множину віртуальних ланцюгів між передатчиком та приймачем.
Плюси ATM:
ATM комбінує мультиплексацію і комутацію пакетів в одному універсальному методі передачі даних. Він підтримує передачу даних в локальних мережах, а також передачу голосової і відеоінфомації. Так як чарунки мають невеликий розмір, вони обробляються швидко. Затримка на перемикання пакетів невелика. Це має важливе значення для передачі мови і відео, які дуже залежать від часу.
ATM – це транспортний протокол, який працює на підрівні MAC рівня зв’язку даних. Завдяки цьому він може працювати над багатьма топологіями фізичного рівня, на відміну від FDDI (Fiber Distributed Data Interface – використовується для міжмережної передачі даних, використовує топологію подвійного кільця). ATM не базується на якомусь конкретному протоколі. Він може відображати будь-який вид пакету в 53-байтову комірку і передавати її по кабелю або глобальній мережі.
ATM може використовуватися в якості фізичного носія для організації глобальних мереж SONET, які телефонні компанії використовують в телефонних лініях і мережних комунікаціях. Стандарт ATM не обмежений швидкістю передачі як FDDI (працює зі швидкістю 100 Мбіт/с). Малий розмір комірок не потребує спеціальної обробки як в FDDI.
Головний недолік мереж з технологією ATM складається в їхній повній несумісності з жодною з наявних мереж. Плавний перехід на АТМ у принципі неможливий, потрібно міняти відразу все встаткування, а вартість його поки що дуже висока. Правда, роботи із забезпечення сумісності ведуться, знижується й вартість устаткування. Тим більше що завдань по передачі зображень по комп'ютерних мережах стає усе більше й більше. Технологія АТМ ще в недалекому минулому вважалася перспективною й універсальною, здатною потіснити звичні локальні мережі. Однак у даний момент внаслідок успішного розвитку традиційних локальних мереж застосування АТМ обмежене тільки глобальними й магістральними мережами.
