ATM ( engelsk A synchronous Transfer Mode - en asynkron metode til datatransmission ) er en højtydende netværksteknologi til switching og pakkemultipleksing . Pakker er celler ( eng. celle ) med en fast størrelse på 53 bytes [1] , hvor de første 5 bytes bruges til overskriften. Det er en form for hurtig pakkeskift ( eng . fast packet switching ) .
I modsætning til den synkrone datatransmissionsmetode (STM - engelsk synchronous t ransfer mode ) er ATM bedre egnet til at levere datatjenester med meget forskellige eller skiftende bithastigheder .
Det grundlæggende i ATM-teknologi blev udviklet uafhængigt i Frankrig og USA i 1970'erne af to videnskabsmænd: Jean-Pierre Coudreuse [2] som arbejdede på France Telecoms forskningslaboratorium og Sandy Fraser , en ingeniør ved Bell Labs [3] . De ønskede begge at skabe en arkitektur, der kunne transportere både data og stemme ved høje hastigheder og bruge netværksressourcer på den mest effektive måde.
Computerteknologi har skabt mulighed for hurtigere informationsbehandling og hurtigere dataoverførsel mellem systemer. I 1980'erne opdagede teleoperatører, at ikke-taletrafik var vigtigere og begyndte at dominere taletrafikken. ISDN -projektet [4] blev foreslået , som beskrev et pakkekoblet digitalt netværk, der leverer telefon- og datatjenester. Digitale transmissionssystemer, først plesiokrone systemer (PDH) baseret på PCM, og derefter synkrone transmissionssystemer (SDH) af hierarkier baseret på optisk fiber , tillod data at blive transmitteret ved høje hastigheder med lave sandsynligheder for binære fejl. Men den eksisterende pakkekoblingsteknologi (primært X.25 -protokol ) kunne ikke levere trafiktransmission i realtid (for eksempel tale), og mange tvivlede på, at den nogensinde ville give [3] . For at transmittere trafik i realtid i offentlige telefonnetværk blev kredsløbsskifte (CC) teknologi brugt. Denne teknologi er ideel til taletransmission, men den er ineffektiv til datatransmission. Derfor henvendte telekommunikationsindustrien sig til ITU for at udvikle en ny standard for data- og taletrafik over netværk med høj båndbredde [3] . I slutningen af 80'erne udviklede CCITT International Telephone and Telegraph Advisory Committee (som senere blev omdøbt til ITU-T ) et sæt anden generations ISDN -anbefalinger, det såkaldte B-ISDN (Broadband ISDN), en udvidelse af ISDN. ATM [4] er blevet valgt som transmissionstilstand for det nederste lag for B-ISDN . I 1988, på ITU -mødet i Genève , blev længden af ATM-cellen valgt - 53 bytes [5] . Dette var et kompromis mellem de amerikanske eksperter, som foreslog en cellelængde på 64 bytes, og europæiske eksperter, som foreslog en cellelængde på 32 bytes. Ingen af parterne var i stand til overbevisende at bevise fordelen ved deres mulighed, så til sidst var mængden af "nyttelast" 48 bytes, og størrelsen på header-feltet (servicedata) blev valgt til at være 5 bytes, minimumsstørrelsen aftalt af ITU. I 1990 blev et kernesæt af ATM-anbefalinger [6] godkendt . De grundlæggende principper for ATM er fastlagt i henstilling I.150 [6] . Denne løsning lignede meget de systemer, der var udviklet af Coudreuse og Fraser. Herfra begynder den videre udvikling af ATM.
I 1980'erne og 1990'erne var flere organisationer involveret i forskning og udvikling af hurtig pakkeskift (FPS) til fælles tale- og datatransmission.
LNPO Krasnaya ZaryaTemaet for BKP og, som dets sort, ATM, blev udviklet af afdelingen under ledelse af G.P. Zakharov som en del af virksomheden AOOT NPP Raduga . Tidligere var denne virksomhed en af afdelingerne af LNPO Krasnaya Zarya . Zakharovs afdeling modtog både teoretiske resultater - matematiske modeller [7] [8] , rapporter om forskning udført af afdelingen , artikler, bøger, studentereksamener, kandidat- og doktorafhandlinger om emnet - og praktiske resultater:
Dette tillod koblingsfeltet for en hurtig pakkeomskifter, eller ATM-celleomskifter, at blive bygget på et enkelt printkort. Disse værker gik dog ikke længere end frigivelsen af en eksperimentel batch af VLSI i mængden af 10 stykker, og implementeringen af resultaterne af afhandlingsarbejdet af Razzhivin I.A. i NIR "NIIMA Progress" og SE NII "Rubin" , gik disse arbejder ikke af årsager uden for tekniske specialisters kontrol.
Kendt for arbejdet fra en gruppe specialister ledet af ph.d. Georgy Revmirovich Ovchinnikov, som foreslog deres egen version af hardwareimplementeringen af et hurtigt pakkeskiftesystem baseret på selv-routing-matricer [17] [18] og deres matematiske model [19] [20] . Der er dog ingen oplysninger om den praktiske gennemførelse af deres forslag.
Moscow Institute of Electronic TechnologyEn beskrivelse af en 16x16 digital switch baseret på galliumarsenid, udviklet uafhængigt af LNPO Krasnaya Zarya af Moscow Institute of Electronic Technology [21] , blev rapporteret .
I begyndelsen af 1990'erne ATM-teknologier i verden begynder at være mere opmærksomme. Sun Microsystems Corporation tilbage i 1990, en af de første til at annoncere støtte til ATM [3] . I 1991, da CCITT ikke længere har tid til at give rettidige anbefalinger om hurtig udvikling af ny teknologi, oprettes ATM Forum [22] , et konsortium af ATM-teknologiudviklere og -producenter, for at koordinere og udvikle nye praktiske standarder og tekniske specifikationer for ATM-teknologi, og et websted med samme navn, hvor alle specifikationer var udlagt i det offentlige domæne. CCITT , der allerede er ITU-T , udsender nye udgaver af sine anbefalinger, hvilket forbedrer det teoretiske grundlag for ATM. Repræsentanter for IT- sektoren i magasiner og aviser forudsiger store udsigter for ATM. I 1995 annoncerede IBM sin nye virksomhedsnetværksstrategi baseret på ATM-teknologi [23] . Man mente, at ATM ville være en betydelig hjælp til internettet , eliminere manglen på båndbredde og bringe pålidelighed til netværket [24] . Dan Minoli, forfatter til mange bøger om computernetværk, har hævdet, at ATM vil blive implementeret på offentlige netværk, og virksomhedsnetværk vil blive forbundet til dem på samme måde, som de brugte frame relay eller X.25 på det tidspunkt [25] . Men på det tidspunkt var IP -protokollen allerede blevet udbredt, og det var svært at lave en skarp overgang til ATM. Derfor skulle ATM-teknologi i eksisterende IP- netværk implementeres som en underliggende protokol, det vil sige under IP , og ikke i stedet for IP . Til den gradvise overgang af traditionelle Ethernet- og Token-Ring-netværk til ATM-udstyr blev LANE -protokollen udviklet , som emulerer netværksdatapakker.
I 1997, i router- og switchindustrien, stillede omtrent det samme antal virksomheder op i rækken af tilhængere og modstandere af ATM, det vil sige, at de brugte eller ikke brugte ATM-teknologi i deres enheder [3] . Fremtiden for dette marked var stadig usikker. I 1997 var omsætningen af ATM-udstyr og -tjenester $2,4 milliarder, $ 3,5 milliarder det følgende år [ 26] og forventedes at nå $9,5 milliarder i 2001 [27] . Mange virksomheder (f.eks. Ipsilon Networks ) brugte ATM ikke fuldt ud, men i en strippet version for at opnå succes. Mange komplekse ATM-specifikationer og protokoller på det øvre lag, inklusive forskellige typer servicekvalitet , er blevet smidt ud. Kun den grundlæggende funktionalitet med at skifte bytes fra en linje til en anden var tilbage.
Første hit på ATMOg alligevel var der også mange it- professionelle , som var skeptiske over for ATM-teknologiens levedygtighed. Som regel var forsvarerne af ATM repræsentanter for telekommunikation, telefonselskaber , og modstanderne var repræsentanter for virksomheder involveret i computernetværk og netværksudstyr. Steve Steinberg (i Wired magazine) viede en hel artikel til den skjulte krig mellem dem [24] . Det første slag mod ATM kom fra Bellcores undersøgelse fra 1994 af LAN -trafikmønstre [28] . Denne publikation viste, at trafik i lokale netværk ikke adlyder nogen eksisterende model. LAN- trafik på timingdiagrammet opfører sig som en fraktal . På et hvilket som helst tidspunkt fra flere millisekunder til flere timer har den en selvgentagende, eksplosiv karakter. ATM skal i sit arbejde gemme alle pakker uden for åbningstid i en buffer. I tilfælde af en kraftig stigning i trafikken er ATM-switchen simpelthen tvunget til at droppe ikke-indeholdte pakker, hvilket betyder en forringelse af servicekvaliteten . Af denne grund mislykkedes PacBell i sit første forsøg på at bruge ATM-udstyr [29] .
Fremkomsten af ATM's hovedkonkurrent, Gigabit EthernetI slutningen af 90'erne dukker Gigabit Ethernet- teknologi op , som begynder at konkurrere med ATM. De vigtigste fordele ved den første er væsentligt lavere omkostninger, enkelhed, nem opsætning og betjening. Skift fra Ethernet eller Fast Ethernet til Gigabit Ethernet kan også gøres meget nemmere og billigere. Problemet med servicekvaliteten Gigabit Ethernet kunne løse ved at købe billigere båndbredde med en margin end med smart udstyr. I slutningen af 90'erne. det blev klart, at ATM fortsat kun ville dominere wide area networks [30] [31] . Salget af ATM-switche til WAN fortsatte med at vokse, mens salget af ATM-switche til LAN faldt hurtigt [32] [33] .
I 2000'erne markedet for ATM-udstyr var stadig betydeligt [34] . ATM blev i vid udstrækning brugt i globale computernetværk , i udstyr til transmission af lyd/video-streams, som et mellemlag mellem de fysiske og øvre lag i ADSL-enheder til kanaler med en båndbredde på højst 2 Mbps. Men i slutningen af årtiet begynder ATM at blive afløst af den nye IP VPN - teknologi [35] . ATM-switche er blevet erstattet af IP / MPLS -routere [36] . I 2006 udgav Broadband Forum en TR-101-specifikation kaldet "Migration to Ethernet-Based DSL Aggregation", som specificerede, hvordan ATM-baserede aggregeringsnetværk kunne migrere til Ethernet-baserede aggregeringsnetværk (i forbindelse med tidligere TR-25 og TR) -59 arkitekturer) [37] . Som begrundelse for denne overgang anfører specifikationen, at eksisterende DSL-arkitekturer bevæger sig fra "lav hastighed, bedste indsats" netværk til infrastrukturer, der er i stand til at understøtte højere transmissionshastigheder og tjenester, der kræver QoS, multicast og også opfylder krav, der er uacceptable at opfylde i systemer bygget på ATM. Uvum forudsagde i 2009, at ATM og Frame Relay næsten helt skulle forsvinde i 2014 [38] , mens Ethernet- og IP - VPN -markederne vil fortsætte med at vokse i et godt tempo. Ifølge en rapport fra Broadband Forum fra oktober 2010 [39] er den globale markedsovergang fra kredsløbskoblede netværk (TDM, ATM osv.) til IP-netværk allerede begyndt i faste netværk og påvirker allerede mobilnetværk. Rapporten siger, at Ethernet gør det muligt for mobiloperatører at imødekomme den voksende efterspørgsel efter mobiltrafik mere omkostningseffektivt end systemer baseret på TDM eller ATM.
Tilbage i april 2005 fusionerede ATM Forum med Frame Relay Forum og MPLS Forum til et fælles MFA Forum ( MPLS–Frame Relay–ATM Forum ). I 2007 blev sidstnævnte omdøbt til IP/MPLS Forum . I april 2009 blev IP/MPLS Forum en del af Broadband Forum ( BBF ) konsortiet, der har eksisteret siden 1994 . ATM-specifikationerne er tilgængelige i deres originale form på konsortiets hjemmeside www.broadband-forum.org [40] , men deres videre udvikling er blevet fuldstændig standset.
Et ATM-netværk er bygget på basis af ATM-switche, der er forbundet med hinanden. Teknologien implementeres både i lokale og globale netværk . Fælles transmission af forskellige typer information er tilladt, herunder video, stemme.
Dataceller, der bruges i ATM, er mindre sammenlignet med dataelementer, der bruges i andre teknologier. Den lille, konstante cellestørrelse, der bruges i ATM, tillader:
ATM - teknologi involverer sammenkobling på tre niveauer .
For at overføre data fra afsender til modtager i ATM-netværket oprettes virtuelle kanaler , VC ( Engelsk Virtual Circuit ), som er af tre typer:
Til routing i pakker anvendes såkaldte pakkeidentifikatorer. De er af to typer:
|
UNI celle format
|
NNI-celleformat
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Der er defineret fem trafikklasser, som adskiller sig i følgende kvalitative egenskaber:
CBR tilbyder ikke fejlkontrol, trafikstyring eller anden behandling. CBR - klassen er velegnet til at arbejde med medier i realtid.
VBR - klassen indeholder to underklasser - regulær og realtid (se tabellen nedenfor). ATM introducerer ingen celletidsspredning under leveringsprocessen. Tilfælde af celletab ignoreres.
ABR - klassen er designet til at fungere under forhold med øjeblikkelige trafikvariationer. Systemet garanterer en vis gennemstrømning, men kan modstå en stor belastning i kort tid. Denne klasse sørger for tilstedeværelsen af feedback mellem modtageren og afsenderen, hvilket giver dig mulighed for at reducere kanalbelastningen, hvis det er nødvendigt.
UBR-klassen er velegnet til at sende IP- pakker (der er ingen garanti for levering og tab er uundgåeligt i tilfælde af overbelastning).
Nøglefunktioner ved ATM-trafikklasser| QoS klasse | en | 2 | 3 | fire | 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| Service klasse | EN | B | C | D | x |
| Trafiktype | CBR | VBR | VBR | ABR | UBR |
| Niveau Type | AAL1 | AAL2 | AAL3/4 | AAL3/4 | |
| Synkronisering | Påkrævet | Ikke påkrævet | |||
| Transmissionshastighed | Konstant | Variabel | |||
| Tilslutningstilstand | Med etableringen | Ingen etablering | |||
| Eksempel på brug | (E1, T1) | Video | Lyd | Dataoverførsel | |
| Grundlæggende TCP / IP-protokoller efter lag af OSI-modellen | |
|---|---|
| Fysisk | |
| kanaliseret | |
| netværk | |
| Transportere | |
| session | |
| Repræsentation | |
| Anvendt | |
| Andet anvendt | |
| Liste over TCP- og UDP-porte | |