Исходные предпосылки создания ATM

ATM не возникла на пустом месте как новая технология, а разрабатывалась сначала как часть технологии B-ISDN - широкополосной цифровой сети интегрированного обслужива- ния (Ш-ЦСИО). Ее модель являлась составной частью модели B-ISDN. В этом смысле ATM исходно имела такие атрибуты глобальной технологии, как предварительное установление соединения и синхронную передачу (последнее диссонирует с названием, но объяснено ниже). Ввиду задержки с внедрением технологии B-ISDN в целом, ATM стала развиваться самостоятельно, чему способствовал Форум ATM (AF, теперь IP/MPLS), задачей которого стала разработка стандартов на интерфейсы ATM.

Назначение систем ATM

Основным назначением систем ATM было обеспечение высокоскоростной передачи сигналов различного класса: голоса, данных, видео и мультимедиа. Они были ориентированы на использование физического уровня других цифровых технологий, в частности, ISDN, PDH и SDH. Ее стандартные скорости передачи исходно соответствовали: 155 Мбит/с (SDH), 100 Мбит/с (FDDI), 45 Мбит/с (DS-3, PDH). В качестве среды передачи для потоков ATM исходно предполагалось использовать как витые пары, так и ВОК.

Претензии на универсальность

Желание сделать технологию универсальной, способной работать со всеми телекоммуникационными технологиями, привело к тому, что скорости передачи скоро охватили всю шкалу уровней SDH и PDH.

Желание не упустить при этом конечных пользователей ЛС, работающих через интерфейс UNI и имеющих сетевой адаптер ATM, привело к появлению низкоскоростной версии (IBM): 26 и 13 Мбит/с, и PDH: T1/E1. Успехи стандартизации в этом направлении привели к созданию сверхнизкоскоростного интерфейса FUNI с покадровой ретрансляцией, позволяющего использовать в каналах доступа ATM скорости 56/64 Кбит/с (DS0).

В результате скорости передачи, реализуемые системами ATM, перекрывают сегодня диапазон вплоть до 40 Гбит/с, а именно: 1,5/2, 6/8, 13, 26, 32, 34/45, 52, 98, 100, 140, 155, 622 Мбит/с, 2,5, 10 и 40 Гбит/с или от Tl/El (PDH) до STM-256 (SDH). Это не значит, что для них всех есть стандартные спецификации физического уровня B-ISDN (см. 1.432), а в обзорах систем ATM вы не встретите других скоростей, например, 10 Мбит/с (Ethernet) или ОС-п (SONET). Помните только, что они м.б. не стандартизованы.

Размер пакета

Бытует мнение, что выбор размера пакета был основан на том, что:

1 для обеспечения надежной коммутации пакетов на высоких скоростях передачи, размер пакета д.б. минимально возможным;

2 малый и фиксированный размер пакета дает большую гибкость и увеличивает эффективность передачи.

Этим обычно объясняют тот факт, что в технологии ATM длина пакета, называемого ячейкой, составляет всего 53 байта, из которых 5 байтов - заголовок, а 48 байтов - рабочая нагруз- ка. Для сравнения напомним, что кадр модуля STM-1 (SDH), например, имеет длину 2430 бай- тов и может использоваться для передачи на скоростях до 160 Гбит/с.

Второй постулат еще более спорен, т.к. для большей гибкости требуется переменная длина пакета, а увеличение эффективности зависит от величины заголовка, которая в ATM составля- ет 10,41%, а фактически может достигать и 20% (для сравнения в технологии Frame Relay эта величина составляет всего 0,39%).

Оказывается, главным при выборе размера ячейки было не это, а возможность передавать речь и видео. При обычной схеме кодирования речи используется скорость 64 Кбит/с. Наименее заметны искажения, вызванные выпадениями кодированного сигнала длиной 4-16 мс. В ATM при обнаружении некорректируемой ошибки ячейка сбрасывается, и передача не повторяется, как, например, в Х.25. Значит, наименее заметные искажения будут при однократном сбрасывании ячеек длиной 32 - 128 байтов. В результате для полезной нагрузки ячейки была принята величина 48 байт, когда сброс ячейки ведет к выпадению сигнала длиной 6 мс.

Выбор длины заголовка определялся допустимым уровнем коррекции ошибок при его обработке. При заголовке в 5 байт (80 бит) и 1 байте для коррекции ошибок (НЕС) удается корректировать одиночную (в один бит) ошибку заголовка и обнаруживать (с вероятностью 0,84) все множественные ошибки.

ATM коммутаторы и маршрутизаторы обрабатывают только заголовок, и коды, корректирующие ошибки, используются именно для его защиты. Другие методы обеспечения надежности передачи не применяются, что и позволяет реализовать высокие скорости передачи. Но это требует надежного канала передачи на базе ВОК.

Стандартизация ATM

Стандартизация технологии ATM, начатая в рамках B-1SDN, сейчас практически завершена. Она велась тремя организациями: ANSI, ATM Forum и ITU-T, учитывая универсальность технологии. Сегодня она достаточно проработана на уровне интерфейсов сеть-сеть - NNI и пользователь-сеть - UNI для практической реализации систем ATM, использующих оборудование одного производителя. Практика показывает, что уровень стандартизации был не достаточен для надежного функционирования сетей ATM, использующих оборудование различных производителей, а также для взаимодействия с ЛС на основе первых версий LAN эмуляции.

С другой стороны ATM Forum (до 2005г.) вел интенсивную работу по стандартизации. Число разработанных им стандартов больше 150. Более 30 стандартов было выпущено ITU-T, что говорит об огромных усилиях, затраченных на эту технологию, которая до сих пор так и не стала по-настоящему глобальной.

Организация сети ATM