Akademia Górniczo – Hutnicza

Wydział Metalurgii i Inżynierii Materiałowej

Autor:

Zakład Informatyki Przemysłowej

Zakład Informatyki Przemysłowej

ATM

ATM

(Asynchronous Transfer Mode)

(Asynchronous Transfer Mode)

Jarosław Durak

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

ATM – Tryb transferu asynchronicznego

•

Opracowany na przełomie 80/90tych ubw.

•

Na potrzeby telekomunikacji

–

Szerokopasmowej sieci cyfrowej usług zintegrowanych

B―ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network)

•

Przez międzynarodowy komitet CCITT

•

Początkowo transmisja między centralami

•

Początek lat 90tych – sieci LAN nowej generacji:

–

Wysoka przepustowość

–

Małe opóźnienia

–

Obsługa zarówno telekonferencji jak i aplikacji sieciowych

–

Integracja LAN i WAN

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

ATM – Tryb transferu asynchronicznego

•

Nad rozwojem czuwa ATM-Forum zrzeszające firmy:

–

ADTRAN, Inc.; Advanced Fibre Communications; AdvanceNet,

Alcatel; AT&T Labs; BT Exact Technologies; CIENA; Cisco Systems;

Covad Communications; Deutsche Telekom AG; DNE Technologies,

Inc.; ECI Telecom Ltd; Ericsson Telecom; France Telecom; Harris

Corporation; Lucent Technologies; Marconi Communications;

Mindspeed Technologies; MITRE Corporation; mmO2 plc; Network

Equipment Technologies, Inc.; Nokia Corporation; Nortel Networks;

PMC Sierra; Qwest Communications; RAD Data Communications;

SBC Laboratories, Inc.; Siemens; Sprint Corporation; Sun

Microsystems; Telcordia Technologies; U.S. Army; Verilink; Verizon

Communications, Inc; VTT Information Technology

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Komutacja pakietów i komunikacja kanałów

•

W sieciach komputerowych (szczególnie

LAN)powszechna jest komutacja pakietów

(przełączanie)

–

Wymaga adresu nadawcy i odbiorcy

–

Dobrze sprawdza się przy zróżnicowanych

połączeniach

–

Za drogę pakietu odpowiada sieć

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Komutacja pakietów i komunikacja kanałów

•

W sieciach telefonicznych komutuje się kanały

–

Wybierając numer telefonu zestawiamy kanał łączności

między dwoma punktami

–

Wymaga adresu odbiorcy i nadawcy tylko na etapie

zestawiania połączenia – połączenie wirtualne

–

Za zestawienie połączenia odpowiadają stacje

–

Dobrze sprawdza się przy stałych połączeniach

»

Wirtualny kanał między dwiema końcówkami

»

Możliwa jest transmisja jeden do wielu (multicast)

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Połączenie wirtualne

•

Obwód wirtualny

–

VC (Virtual Cirquit)

–

Połączenie logiczne dwóch urządzeń końcowych poprzez sieć

przełączaną

–

Stały (PVC) lub przełączany (SVC) zestawiany tymczasowo na

żądanie

•

Ścieżka wirtualna

–

VP (Virtual Path)

–

Zgrupowanie logiczne obwodów

–

Operacje przeprowadzane są na całej grupie

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Typy połączeń

•

Połączenie punkt-punkt

–

Połączenie jedno lub dwukierunkowe

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Typy połączeń

•

Połączenie jeden do wielu

–

Połączenie tylko jednokierunkowe

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Typy interfejsów

•

UNI (User to Network Interface) – Interfejsy

użytkownik - sieć

ATM

ATM

UNI

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Typy interfejsów

•

NNI (Network to Network Interface) – Interfejsy sieć

- sieć

ATM

ATM

NNI

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Szybkości przesyłania

•

Pierwotnie zdefiniowane dla nośnika optycznego

–

Dla B-ISDN

–

Podstawowa 155,52 Mb/s (OC-3)

–

51,84 Mbps (OC-1) do 2,488 Gbps (OC-48)

•

Dla sieci lokalnych nośniki optyczne i kabel

miedziany

–

Kabel miedziany – skrętka UTP kat 3 i 5

–

Nowe szybkości 25,6 (zgodność z TokenRing) i 25,9

–

Modulacja amplitudowo-fazowa bez fali nośnej (CAP,CAP-M)

w praktyce nie do wykorzystania

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Topologie

•

Tylko połączenie punkt-punkt

–

Stacja – przełącznik

–

Przełącznik – przełącznik

–

Przełącznik ze stacjami i innym przełącznikiem = gwiazda

–

Nie ma wzmacniaczy czy koncentratorów

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

ATM

ATM

OSI

OSI

W. aplikacji

W. prezentacji

W. sesji

W. transportowa

W. sieci

W. łącza danych

W. fizyczna

ATM

ATM

AAL

TC

PM

CS

SAR

Warstwa ATM

Zarzą-

dzanie

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa fizyczna

•

Odpowiada za wysyłanie i odbieranie danych

–

Przyjmuje komórki z warstwy ATM

–

Generuje sumę kontrolną

–

Przełącznik – przełącznik

–

Bit po bicie wysyła nagłówek i dane poprzez medium

transmisyjne

–

Przy odbiorze sprawdza sumę kontrolną przekazuje bity do

warstwy ATM

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa fizyczna

•

Podwarstwa zbieżności transmisji TC (Transmission

Convergence)

–

Określanie komórki (wyodrębnianie komórki ze strumienia

bitów)

–

Kontrola błędów sprzętowych HEC (Hardware Errors Control)

»

Suma kontrolna generowana jest na podstawie nagłówka komórki !

–

Rozdzielenie szybkości transmisji

–

Funkcje dostosowywania, generowania i odzyskiwanie ramki

transmisyjnej

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa fizyczna

•

Nośnik fizyczny PM (Physical Medium)

–

Funkcje związane z nośnikiem

–

Synchronizacja transmisji w obwodzie wirtualnym

–

Zależna od medium transmisyjnego

–

Istnieją różne specyfikacje

Dostosowywanie do np. SONET (Synchronous Optical Network)/SDH

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa adaptacji ATM

•

ATM AAL (ATM Adaptation Layer)

•

Obejmuje trzy mechanizmy (podwarstwy)

–

AAL

–

CS (Convergence Sublayer) podwarstwa zbieżności

–

SAR (Segmentation And Reassembly) podwarstwa

segmentacji i składania

•

Dokonuje konwersji danych z protokołów w. 3 np.

IPX/SPX, TCP/IP oraz niektórych w. 2 np.

FrameRelay

•

Warstwy AAL są zróżnicowane i obejmują 5 typów 1-

5 obsługują klasy usług od A do D

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa adaptacji ATM

•

SAR

–

Zmienia struktury danych otrzymanych wyższych warstw

–

Tworzy jednostki danych protokołu segmentacji i złożenia

»

SAO-PDU

»

48-oktetowe struktury – część użyteczna komórki ATM

–

Przekazuje je do warstwy ATM

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Klasy usług

ATM

ATM

Klasa A

Klasa B

Klasa C

Klasa D

Wymagane mechanizmy czasowe

Brak mechanizmów czasowych

Stała prędkość

transmisji

Zmienna prędkość transmisji

Połączeniowe

Bezpołączeniowe

Typ 1

Typ 2

Typ 3/4

Typ 3/4

Typ 5

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa adaptacji ATM

•

Typy warstw AAL

–

Zaplanowano 5 ale opracowane są 3 typy

–

Typ 1

»

Usługi izochroniczne o stałej chwilowej prędkości

transmisji

»

Zastosowania multimedialne w czasie rzeczywistym

(dźwięk, obrazy nieskompresowane, wideokonferencje)

–

Typ 2

»

Izochroniczna transmisja o zmiennej chwilowej szybkości

(skompresowane sekwencje AV)

»

Do tej pory nie zrealizowana

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa adaptacji ATM

•

Typy warstw AAL

–

Typ 3/4

»

Zmienna chwilowa szybkość transmisji, natężenie ruchu

nierównomierne

»

Sieci LAN

–

Typ 5

»

Podzbiór funkcji typu 3/4 – tryb wymiany komunikatów,

operacje bez potwierdzeń

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa adaptacji ATM

–

Klasy usług

•

Klasa A

–

Wykorzystuje typ 1 AAL

–

CBR (Constant Bit Rate)

–

Nad stałą szybkością transmisji musi czuwać aplikacja

–

Mechanizmy AAL mogą korygować szybkość transmisji w

niewielkim stopniu

–

Jednostka SAO-PDU zawiera:

»

SN numer sekwencji

– 4bity

»

SNP ochronę numeru sekwencji - 4 bity

»

Ładunek użyteczny

- 47 oktetów

ATM

ATM

SN

SNP

dane

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa adaptacji ATM

–

Klasy usług

•

Klasa B

–

Wykorzystuje typ 2 AAL

–

VBR (Variable Bit Rate)

–

Aplikacja ma dużą tolerancję czasową

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa adaptacji ATM

–

Klasy usług

•

Klasa C

–

Pierwotnie typ 3 -wykorzystuje typ 3/4 lub 5 AAL

–

Obsługuje bezpołączeniowe protokoły warstw wyższych OSI

–

Jednostka podw. zbieżności CS-PDU typ 3/4 zawiera:

»

CPI wskaźnik części wspólnej

– 1o

»

BTag – Etykieta początku

– 1o

»

BASize – rozmiar alokacji bufora

– 2o

»

Ładunek użyteczny

- zmienna długość

»

PAD – wypełnienie

- zmienna długość

»

AL – Wyrównanie

- 1o

»

Etag

- 1o

»

Długość

- 2o

ATM

ATM

CPI

DANE

BTag

BASize

PAD

AL

ETag

LEN

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa adaptacji ATM

–

Klasy usług

•

Klasa C

–

Jednostka podw. zbieżności CS-PDU typ 5 zawiera:

»

DANE wskaźnik części wspólnej

- zmienna długość

(65536)

»

PAD – Etykieta początku

– zmienna długość

»

CRL – kontrola

– 1o

»

LI – wskaźnik długości

- 2o

»

CRC – wskaźnik redundancji cyklicznej

- 4o

–

Jednostka SAO-PDU typ 5 zawiera:

»

48 oktetów bez dodatkowych informacji

ATM

ATM

DANE

PAD

CRL

LI

CRC

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa adaptacji ATM

–

Klasy usług

•

Klasa D

–

Podobna do klasy C

–

Bezpołączeniowa

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Warstwa ATM

•

Ustanawianie połączeń wirtualnych

•

Tworzenie komórek ATM

•

Jest zależna od interfejsu

•

Tworzy 53 oktetowe komórki ATM

–

Opatruje ładunek użyteczny nagłówkiem

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Komórka ATM

•

Podstawowa struktura transportu w ATM

•

Stała 53 oktetowa długość

–

5 oktetów nagłówka

–

48 oktetów ładunek użyteczny

•

Dwa typy komórek zależnych od interfejsu (rożne

nagłówki)

–

Komórka UNI

–

Komórka NNI

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Komórka ATM

•

UNI

–

GFC sterowanie przepływem

4b

»

Wartość lokalna nie przenoszona przez obwód wirtualny

–

VPI – identyfikator ścieżki wirtualnej

1o

–

VCI – identyfikator kanału wirtualnego 2o

–

PTI – wskaźnik typu części użytecznej

3b

»

1b dane użytkownika czy sterowanie

»

1b wskaźnik zatoru

»

1b wskaźnik końca serii AAL 5 SAO-PDU

–

CLP – priorytet straty komórki

1b

–

HEC – kontrola błędów nagłówka

8b

–

Ładunek użyteczny

48o

ATM

ATM

GFC

DANE

VPI

VCI

PTI

HEC

CLP

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Komórka ATM

•

NNI

–

VPI – identyfikator ścieżki wirtualnej

12b

–

VCI – identyfikator kanału wirtualnego 2o

–

PTI – wskaźnik typu części użytecznej

3b

»

1b dane użytkownika czy sterowanie

»

1b wskaźnik zatoru

»

1b wskaźnik końca serii AAL 5 SAO-PDU

–

CLP – priorytet straty komórki

1b

–

HEC – kontrola błędów nagłówka

8b

–

Ładunek użyteczny

48o

ATM

ATM

GFC

DANE

VPI

VCI

PTI

HEC

CLP

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Emulacja sieci LAN

•

Sieci LAN ATM są połączeniowe

•

Sieci Ethernet, TokenRing są bezpołączeniowe

–

Rozgłoszenia i połączenia grupowe (braodcast i multicast)

–

Istnieje duża liczba aplikacji wykorzystujące ten schemat działania

•

Adresy w sieciach lokalnych opierają się na

numerach MAC IEEE wytwórców

•

Konieczne jest emulowanie działania sieci

bezpołączeniowej opartej o adresy MAC w sieci ATM

–

LANE (Local Area Network Emulation)

–

Emulacja IEEE 802.3 lub 802.5

–

W danej chwili można emulować tylko jeden typ sieci

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

ATM LANE

ATM LANE

OSI

OSI

W. aplikacji

W. prezentacji

W. sesji

W. transportowa

W. sieci

W. łącza danych

W. fizyczna

ATM

ATM

AAL

TC

PM

CS

SAR

Warstwa ATM

Zarzą-

dzanie

Warstwa ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Emulacja sieci LAN

•

Emulowana sieć nazywana jest ELAN

•

Klient emulacji – LEC

•

Każdy klient emulacji musi mieć usługę emulacji LES

–

Serwer konfiguracji emulacji LECS

–

Usługa nieznany serwer BUS

–

Wirtualny kanał połączenia VCC (między LEC i LES)

ATM

ATM

Zakład Informatyki Przemysłowej, WMiIM, AGH

–

Podsumowanie

•

Niespełniona nadzieja telekomunikacji

•

Zbyt kosztowna dla sieci lokalnych

–

Duże koszty stacji końcowych i przełączników

•

Skomplikowana realizacja programowa

•

Nietypowe dla sieci LAN szybkości pracy

•

Dobra obsługa priorytetów

•

Zapewnia możliwość łatwego wprowadzenia i zarządzania usług

QoS (Quality of Service)

•

Łatwość zarządzania dużymi sieciami

•

Integracja ze standardami telekomunikacyjnymi SONET/SDH,

liniami dzierżawionymi np. T3

•

W dalszym ciągu dobre rozwiązanie dla sieci średnich (np.

MANy), dużych (WAN) oraz operatorów telekomunikacyjnych

ATM

ATM