ATM چیست ؟
ارسال شده توسط علیرضا نگهداری
آموزش شبکه >> مقدمات شبکه

ATM       مخفف Asynchronous Transfer Mode؛ حالت انتقال ناهمزمان،

 نوعی تکنولوژی است که قابلیت انتقال بلادرنگ دارد، صدا، تصویر و ترافیک رله قابی رادر شبکه های کامپیوتری فراهم می کند. واحد اصلی انتقال در این روش بسته ای ۵۳ بایتی با طول ثابت است که از ۵بایت جهت اعمال کنترلی واز ۴۸بایت باقیمانده برای انتقال داده استفاده می شود. لایه ای که با عنوان میانجی بین لایه های سطح بالا و پایین عمل کرده وانواع مختلف داده (از جمله صدا، تصویر و قاب داده ها) را به داده های۴۸ بایتی موردنیاز ATM تبدیل می کند، ATM Adaptation Layer یا AAL نامیده می شود.

   این پروتکول یک تکنولوژی جدیدی است که تحولی از پژوهش های آزمایشگاهی گرفته تا مسائل بازرگانی و تجاری، ایجاد کرده است و سازگاری با فیبر نوری و همچنین با CAT 5 دارد و قابلیت ارتقاء دادن به سرعتهای بالاتر نیز می باشد و در آینده بیشتر در دسترس مهندسان خواهد بود و قیمت آن نیز بیشتر از پیش نزول خواهد کرد.

                          شبکه‌های ATM

         در اینجا سعی شده است معرفی مختصر و سریعی از شبکه‌های سریع ATM به عمل آید. از آنجا که ATM به عنوان بستر شبکه مخابراتی جهت ارزیابی کارایی استفاده شده است، بحث حول تمامی جزئیات آن در اینجا ضروری به نظر نمی‌رسد. لذا تنها بخش‌هایی از استاندارد ATM را با جزئیات بررسی خواهیم کرد که در بخش‌های آتی مقاله مورد نیاز است و در سایر مباحث تنها به اشاره‌ای مختصر بسنده خواهیم نمود.

 1-2     شبکه‌های بسیار سریع

 در اواخر قرن بیستم میلادی شبکه با رشد نمایی هم از لحاظ ابعاد و هم از لحاظ سرعت‌ها شاید بیشترین جهش تکنولوژیکی را در بین سایر تکنولوژی‌ها داشته است. این پیشرفت بسیار سریع به حدی بود که سرعت پیشرفت سخت‌افزار از سرعت پیشرفت نرم‌افزار و پروتکل‌ها گاهی پیشی گرفت.

تا قبل از مطرح شدن تکنولوژی‌های مخابراتی بسیار سریع امروزی، تجهیزات شبکه بخصوص سئویچ‌های میانی که بیشترین بار ترافیکی را تحمل می‌کنند می‌توانستند براحتی با قدرت پردازشی‌ای که تکنولوژی در آن زمان امکانپذیر می‌نمود در مدت زمان متناسب با تاخیرهای فیزیکی مخابراتی تمامی بار ورودی را پردازش کرده و الگوریتم‌های پیچیده‌ای را برای سیاست‌های مسیریابی خود اعمال نمایند. ولی با توجه به این که ظرفیت پردازشی پردازنده‌ها در مقابل سرعت‌های مخابراتی پیشرفت بسیار کند‌تری داشته امروزه امکان پردازش کامل اطلاعات در همه نقاط شبکه امکانپذیر نیست.

برای مقایسه ساده بین افزایش سرعت پردازنده‌ها و سرعت شبکه‌ها مشاهده می‌شود که در طی مدتی که سرعت پردازنده‌ها از MHz 100 به GHz 1 افزایش یافته است سرعت شبکه‌های محلی از MHz 10 ( Ethernet ) به GHz 1 ( شبکه‌های فیبر نوری )  افزایش یافته است که ده برابر بیشتر از روند افزایش سرعت پردازنده‌ها است.

بطور کلی در شبکه‌ها و پروتکل‌هایی که سرعت آنها مرز گیگاهرتز را می‌شکند اکنون دیگر پردازش پیچیده ترافیک شبکه امکان‌پذیر نمی‌باشد. نمونه‌هایی از این پروتکل‌ها :

·        شبکه‌های گسترده ( WAN )

o        (Broadband ISDN) B-ISDN

o       SONET  (Synchronous Optical NETwork)

o       SMDS  (Switched Multi-Megabit Services)

·        شبکه‌های محلی ( LAN )

o       FDDI  (Fiber Distributed Data Interface)

o       IEEE 802.6 DQDB  (Distributed-Queue Dual-Bus)

·        معماری‌های ورودی - خروجی

o       ANSI Fiber Channel  

o       HIPPI  (HIgh Performance Parallel Interface) 

1-3      ATM چیست و در چه رده‌ای قرار دارد ؟

ATM یک استاندارد برای شبکه‌های سریع است که یک قالب برای ایجاد شبکه‌های سریع با استفاده از پروتکل‌های مخابراتی سریع و متنوع به عنوان پروتکل لایه فیزیکی ارایه می‌کند. این قالب بسیار انعطاف‌پذیر و قوی بوده و قابلیت ارایه سرویس‌های متنوعی از لحاظ کیفیت سرویس را دارا می‌باشد.

این قالب مبتنی بر ارسال اطلاعات بصورت سلول‌های بسیار کوچک اطلاعاتی ( بسته‌های کوچک با ابعاد ثابت) بر روی مسیرهای داده‌ای از قبل ایجاد شده ( Connection Oriented ) می‌باشد.

ابعاد کوچک و ثابت سلول‌ها بافر کردن جداگانه سلول بدون پردازش آن‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد. همچنین با توجه به این که مسیرها قبل از ارسال ایجاد می‌شوند، نیازی به اعمال الگوریتم‌های پیچیده مسیریابی برای تک تک بسته‌های اطلاعاتی وجود ندارد و مسیریاب‌های شبکه در حین ارسال اطلاعات ( پس از ایجاد مسیر ) عملا تبدیل به سوئیچ‌های ساده Store & Forward می‌شوند که نیازمند حداقل قدرت پردازشی هستند.

1-4      مشخصه‌های فنی ATM

 ATM دارای مشخصه‌های فنی‌ای است که باید در تمام شبکه‌های مبتنی بر ATM رعایت شده و تضمین شوند:

 ·        مبتنی بر سئویچینگ بسته‌ها است.

·    بسته‌های اطلاعات با طول ثابت 53 بایت، شامل 48 بایت داده و 5 بایت سرآیند که بخاطر ثابت بودن طولشان سلول نامیده می‌شوند.

·        سرعت مخابره بالا و تاخیر بسیار کم در رئوس میانی شبکه.

·        سلول‌ها به همان ترتیب ارسال به مقصد می‌رسند.

·        امکان استفاده از سرعت‌های مختلف، حتی اتصال با سرعت متغییر در شبکه.

·        انتقال ناهمگام مبتنی بر ایجاد مسیر ( Connection Oriented ).

·        استفاده از کانال‌های مجازی برای ارتباط.

·        حذف قابلیت بررسی و تصحیح خطا و انتقال این وظایف به لایه‌های بالاتر.

·        تقسیم ترافیک بر اساس مشخصه‌های مختلف کیفیت سرویس.

 1-5      سلول ATM و سرآیند آن

 سلول‌های ATM همانطور که در مشخصه‌های فنی ذکر شد دارای طول ثابت 53 بایت هستند که 48 بایت آن به داده‌ها و 5 بایت دیگر به سرآیند آن اختصاص یافته است. علت انتخاب طول کوچک برای سلول راحتی پردازش و تاخیر بسیار کم آن است و علت انتخاب عدد 48 برای این است که متخصصان آمریکا طول 32 و متخصصان اروپا طول 64 را پیشنهاد کرده بودند که در نهایت در هنگام تایین استاندار میانگین این دو پیشنهاد یعنی 48 انتخاب شد.

سرآیند ATM در داخل شبکه و بین سوئیچ‌های شبکه در قالب NNI ( Network Node Interface ) و بین خادم و شبکه با تغییر جزیی در قالب UNI ( User to Network Interface ) می‌باشد.

 ·    VPI و VCI که در بخش‌های آتی توضیح داده خواهند شد برای شناسایی مسیر مجازی ایجاد شده بین مبدا و مقصد بکار رفته و تنها مولفه‌‌های آدرس یابی و شناسایی برای سلول هستند.

·        PT ( Payload Type ) و CLP ( Congestion Loss Priority ) برای شناسایی و اعمال کیفیت سرویس.

·    HEC ( Header Error Control ) برای شناسایی اشتباهات احتمالی در سرآیند سلول و در صورت امکان، رفع آن. دقت کنید که این تصحیح خطا شامل داده‌های درون سلول نمی‌شود و تصحیح خطای در حوزه داده‌ها در صورت نیاز به لایه بالاتر محول شده است.

1-6      لایه‌های مدل ATM

 همانطور که گفته شد مدل ATM یک قالب را تعریف می‌کند که در داخل این قالب می‌توان از پروتکل‌های مختلی در لایه‌های مختلف استفاده کرد. بنابراین ATM یک مدل لایه‌ای نیز ارایه می‌کند که با اندکی تغییرات در نام و وظیفه‌مندی لایه‌ها هم پایه با مدل OSI است.

سه لایه پایینی مدل را قالب ATM همانطور که توضیح داده ‌خواهد شد، توصیف می‌کند و لایه‌ها بالاتر را پروتکل‌های مختلف سطوح کاربردی تشکیل می‌دهند.

1-6-1    لایه فیزیکی

 لایه فیزیکی ATM می‌تواند از پروتکل‌های متنوع مخابره اطلاعات استفاده کرده و محدوده وسیعی از سرعت‌های مخابره از چند کیلوبیت بر ثانیه تا چند گیگابیت بر ثانیه را تامین کند. وظیفه تصحیح اولیه خطا در سرآیند سلول‌‌ها نیز بر عهده این لایه است.

1-6-2  لایه ATM

 لایه ATM با توصیف داده در قالب سلول‌های 53 بایتی با طول ثابت در کنار تحویل گرفتن سلول‌ها از لایه تطبیق و ارسال آنها از طریق لایه فیزیکی، وظیفه‌مندی‌های مختلفی را بشرح زیر عهده‌دار است:

·        آدرس‌یابی سلول‌های

·        سوئیچینگ و ارجاع سلول‌ها بر اساس آدرس‌یابی انجام شده

·        تضمین ترتیب صحیح رسیدن سلول‌ها به مقصد

·        کنترل ترافیک و مقابله با گرفتگی در شبکه

·    در نقاط داخلی شبکه دارای وظیفه اصلی سوئیچینگ و در نقاط اتصال شبکه به کاربران وظیفه انتقال داده‌های بین دو لایه تطبیق را در مبدا و مقصد بر عهده دارد.

 •1-6-3     لایه تطبیق

 این لایه وظیفه ارایه سرویس‌های مختلف ارتباطی با مشخصه‌های بسیار متنوع و تضمین کیفیت سرویس‌ها را بر عهده دارد. چگونگی تقسیم داده به سلول‌ها و نحوه برخورد با سلول‌های گم‌شده و خطادار در شبکه وابسته

به پارامتر‌های سرویس می‌باشد. برای مثال در سرویس‌های چندرسانه‌ای همزمان نیازی به تکرار داده‌‌های مخدوش نیست، زیرا تاخیر مجاز بسیار کم می‌باشد.

تکنولوژی قابل اطمینان

استفاده از تکنولوژی ATM در Sky Fiber ، بعنوان یکی از مهمترین عوامل پیشرفت شبکه های کامپیوتری،ارتباطات پرسرعت ماهواره ای و بیسیم و شبکه شهری در قرن بیست و یکم  ، به تنهایی می تواند عاملی برای انتخاب و اطمینان به عملکرد عالی این راهکار ارتباطی محسوب شود.

قابلیت اطمینان بالا

 backbone شبکه بیسیم Sky Fiber با استفاده از خطوط انتقال مایکرو ویو در فرکانسهای 2.5GHz ، 3.5GHz و 23GHz پشتیبان مطمئنی برای ارائه خدمات ارتباطی بیسیم در سطح شهر تهران فراهم آورده است.

امنیت تضمین شده

استفاده از VPN در لایه شماره سه و VLAN در لایه شماره دو شبکه، تضمین می کند که فریمهای اطلاعاتی به محض ورود به شبکه Sky Fiber به بسته های غیر قابل نفوذ تبدیل شده و عملاً امکان دسترسی به محتوای آنها برای هیچ کس بجز گیرنده امکان پذیر نخواهد بود.

 پهنای باند کاملاً اختصاصی

پهنای باندی که برای هر مشترک Sky Fiber در نظر گرفته شده است، بصورت کاملاً اختصاصی محاسبه و تخصیص داده می شود و مشترک می تواند در تمام ساعات شبانه روز از حداکثر آن استفاده نماید.

ظرفیت بالا

 خدمات Sky Fiber در حال حاضر برای هر لینک ارتباطی از سرعت 64Kbps تا 10Mbps ارائه میشود، لذا مشترک می تواند بدون آنکه نگران محدودیت های آینده برای ارتقاء سرویس باشد، با تواجه به برنامه های گسترش فعالیت های خود و مسائل اقتصادی از این خدمات استفاده نماید.سازگار با شبکه موجود شما : به راحتی نصب یک دستگاه plug-and-play می توانید شبکه حال حاضر خود را به اینترنت یا شبکه دیگری در آنسوی شهر متصل نمایید. Sky Fiber به شما این امکان را میدهد تا بدون داشتن نگرانی از اینکه شبکه کنونی شما با چه تکنولوژی کار می کند، ارتباط آنرا با اینترنت یا دیگر شبکه ها برقرار نمایید. در واقع اگر به موضوع ساده نگاه کنیم Sky Fiber به شما این امکان را میدهد تا در مدت چند ساعت بصورت مجازی یک کابل Ethernet (یا یک خطE1) از یک ساختمان به سمت ساختمان دیگری در قسمت دیگر شهر برقرار کنید.

کاهش هزینه راه اندازی

 گروه شرکتهای داتک با سرمایه گذاری بر روی بستر مخابراتی بیسیم Sky Fiber در سطح شهر تهران، قسمت اعظم هزینه برقراری ارتباطات نقطه به نقطه (P2P) یا نقطه به چند نقطه (P2M) را برای شما انجام داده است. بنابراین برای شما تنها لازم است تا هزینه برقراری ارتباط محلی به این شبکه را متقبل شوید. نیاز به ارتباط شبکه‌ها با یکدیگر، تکنولوژی‌های متفاوتی جهت مدلهای مختلف ارتباط بین شبکه‌ای مطرح گردیده است که هر یک دارای محدودیتهائی از قبیل: نوع داده ارسالی پهنای باند و ... می‌باشند. یکی از تکنولوژی‌هایی که تحولی در مدل ارتباط بین شبکه‌ای ایجاد کرده است ، نسل جدید سلول سوئیچینگ و حالت انتقال ناهم‌زمان (ATM) است که بعنوان راه حل کلیه مشکلات ارتباط بین شبکه‌ای مطرح گردیده است .

ATM    یکی از روشهای سریع Packed switching است که ارسال انواع داده‌ها را از قبیل داده‌های کامپیوتری گسسته و داده‌های تصویری امکان‌پذیر می‌سازد. همچنین به لحاظ ویژگیهای خاص خود از جمله انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری از جایگاه ویژه‌ای برخوردار بوده به عنوان تکنولوژی آینده برگزیده شده است .

                                      ارتباط شبکه های اینترنت و ATM

 در حالی که اینترنت از وقایع اخیر دنیای ارتباطات بوده و با گسترش روز افزون خود جهان را در می نوردد ، فراهم کنندگان خدمات همچنان اذعان دارند که در حال حاضر تکمیلترین شبکه ای که می تواند برای مدیریت پهنای باند قابل انعطاف و پشتیبانی دسته های خدماتی مختلف ، با نیازمندی های کیفیت سرویس متفاوت به کار رود تکنولوژی شبکه ATM است . از سوی دیگر به خاطر محبوبیت و فراگیر شدن اینترنت ، مؤفقیت ATM نیز به عنوان یک تکنولوژی شبکه داده به مقدار زیادی به پشتیبانی پروتکل IP و توانایی عبور ترافیک IP بستگی دارد . این الزام دو سویه باعث گردیده است که ارتباطات دوربرد تغییری آزمایشی را تجربه نماید . تغییری که باعث می شود ATM براحتی در هسته شبکه قرار گیرد و از پروتکل IP در دستیابی به

شبکه استفاده گردد . این دیدگاه الزام فراهم آوردن تکنیک ها و روش هایی برای شبکه بندی شبکه های ATM و اینترنت و اجرای پروتکل IP روی شبکه های ATM را ایجاد می نماید . در این پروژه از روش CLASSICAL IP OVER ATM پیشنهاد شده توسط گروه کار مهندسی اینترنت برای اجرای کاربردهای IP روی شبکه های مبتنی بر ATM استفاده گردیده است . در ابتدا این شبکه شبیه سازی گردید و پس از آن به بررسی کیفیت انتقال ترافیک داده در این شبکه و نیز تأثیر پارامترهای مختلف شبکه از جمله تعدادمیزبانهای IP متصل به شبکه ، طول بافر سوئیچ ATM متصل به منابع IP و طول متوسط بسته IPتولیدی در ایشتگاهها ، بر روی پارامترهای انتقال ترافیک داده از جمله پارامترهای تضمین کیفیت خدمات که از ویژگیهای مهم شبکه ATM می باشد پرداخته ایم .

پس از آن سیاستهای مختلف دوراندازی سلول در سوئیچ ATM تحت سرویس UBR در شبکه شبیه سازی شده تست شده و نتیجه با سرویس ABR مقایسه گردیده است . در این زمینه یک روش پیشنهادی نیز برای رسیدن به کارآیی بالاتر در شبکه پیاده سازی شده است 

لینک های مرتبط :

VPI/VCI چیست ؟

VLAN چیست؟

ATM چیست ؟

DSLAM چیست و چگونه کار میکند؟

نصب انواع مودم های adsl