ATM - Asynchronous Transfer Mode

B-ISDN, Broadband ISDN

technologie ATM vděčí za svůj vznik snaze zdokonalit přenosové možnosti technologie ISDN, založené v zásadě na fungování stávající telefonní sítě. Jelikož se ukázalo, že klasické (tzv. úzkopásmové, narrowband) ISDN nabízí příliš malou propustnost, začala se připravovat "širokopásmová" verze ISDN (B-ISDN, Broadband ISDN). Na rozdíl od úzkopásmové N-ISDN, která využívá přenosové kanály a mechanismy klasické digitální telefonní sítě, si širokopásmová B-ISDN již musí přenášet svoje vlastní data jiným způsobem - pomocí své vlastní přenosové technologie, která však musela být nejprve vyvinuta. Touto technologií je právě technologie ATM (Asynchronous Transfer Mode), která se později "vymanila" z rámce B-ISDN a začala žít svým vlastním životem ( začala být používána i mimo B-ISDN).

 

ATM, Asynchronous Transfer Mode (doslova: asynchronní přenosový režim)

koncepce technologie ATM představuje určitý odstup od obvyklého fungování přenosových technologií světa spojů, které většinou vychází z principu přepojování okruhů (circuit switching), a určitou vstřícnost vůči obvyklému způsobu fungování přenosových mechanismů světa počítačů, kde přenosové technologie fungují na principu přepojování paketů (packet switching). Na technologii ATM se lze dívat jako na vcelku vyváženou kombinaci přepojování okruhů a přepojování paketů, která si z obou odnáší jejich pozitivní vlastnosti (a snaží se vyvarovat jejich záporům). Jedním z konkrétních důsledků tohoto "splynutí" je skutečnost, že technologie ATM není zcela synchronní, v tom smyslu že by ve všech částech sítě vše "tikalo" podle stejných hodinek a vždy bylo předem dáno, co se ve kterém okamžiku kdy stane. Z pohledu světa spojů to představuje dosti výraznou změnu oproti původní rigidní synchronnosti, a zřejmě právě proto si technologie ATM vysloužila ve svém názvu onen přívlastek "asynchronní".

 

ATM cell (ATM buňka)

jestliže vychází vstříc jak potřebám světa spojů, zvyklého na mechanismus přepojování okruhů, tak i světu počítačů zvyklému na přepojování paketů, pak za to technologie ATM vděčí především svým buňkám a jejich velikosti. Technologie ATM totiž přenáší data po částech (blocích, označovaných jako buňky, cells), a tyto buňky jsou velmi malé. Jejich velikost přitom ovlivňuje to, jak moc jsou vlastnosti ATM "blízké" jednomu z obou táborů - čím menší je buňka, tím blíže má ATM k mechanismu přepojování okruhů a tudíž k tomu, co od ATM požaduje svět spojů. Naopak čím větší je buňka, tím je ATM bližší mechanismu přepojování paketů a potřebám světa počítačů. Pověsti praví, že když ATM vznikalo a rozhodovalo se o velikosti jeho buňky, zástupci světa spojů vehementně prosazovali buňku o velikosti nejvýše 32 bytů. Naproti tomu zástupci světa počítačů prosazovali buňku velikosti nejméně 64 bytů. Nakonec došlo ke kompromisu, a ATM buňka dostala do vínku poněkud nestandardní velikost 48 bytů (což je aritmetický průměr mezi 32 a 64 byty). Těchto 48 bytů je ale pouze tzv. "užitečný náklad" (anglicky: payload) buňky, která kromě toho musí mít i nezbytnou hlavičku, v rozsahu 5 bytů. Celková velikost ATM buňky je proto 53 bytů. V každém případě je ale velikost ATM buňky vždy stejná.

 

ATM switching (ATM přepínání)

malá a stále stejná velikost ATM buňky vychází vstříc potřebám jejího zpracování - toto je relativně velmi jednoduché, a může být tudíž snadno "zadrátováno", neboli implementováno čistě technickými prostředky. To je ostatně i důvodem, proč technologie ATM dokáže být opravdu velmi rychlá. Ke zpracování ATM buněk přitom dochází jednak v koncových bodech ATM sítě (koncových uzlech), a pak uvnitř sítě, v přepojovacích bodech, které svou rolí odpovídají přepojovacím uzlům klasickým počítačových sítí i telefonním ústřednám světa spojů. Jelikož ale fungují spíše na úrovni linkové vrstvy (z pohledu světa počítačů), a ke zpracování buněk dochází technickými prostředky a tudíž velmi rychle, je celý proces jejich zpracování označován jako přepínání (switching), a příslušné přepojovací (nyní spíše "přepínací") uzly jako ATM přepínače (ATM switches).

 

ATM layer (ATM vrstva)

Podobně jako ostatní přenosové technologie, i ATM předpokládá existenci hierarchických vrstev. Jejich struktura (tzv. vrstvový model) však neodpovídá příliš dobře tomu, co očekává sedmivrstvý model ISO/OSI či model TCP/IP, které jsou dnes nejrozšířenější. Základní vrstvou je tzv. ATM vrstva (ATM layer), která se stará o to nejdůležitější - o manipulaci s ATM buňkami a o jejich přenos. Právě na této úrovni se tedy odehrává "ATM přepínání", popisované v předchozím odstavci. Tím ATM vrstva odpovídá spíše linkové vrstvě v terminologii ISO/OSI, resp. vrstvě síťového rozhraní v terminologii TCP/IP. Současně ale ATM vrstva zajišťuje i směrování ATM buněk, neboli jejich transport přes mezilehlé přepínače od jednoho koncového uzlu k jinému koncovému uzlu, což je ve světě ISO/OSI a TCP/IP vyhrazeno až bezprostředně vyšší vrstvě, vrstvě síťové.

 

ATM Physical Layer (Fyzická vrstva ATM)

Technologie ATM je specifická tím, že sama nezajišťuje konkrétní fyzický přenos jednotlivých bitů, které tvoří obsah ATM buněk. To znamená, že ATM neobsahuje svou vlastní fyzickou vrstvu nejnižší úrovně - místo toho je nutné pod ATM "podstrčit" vhodnou fyzickou přenosovou technologii, která pak fyzický transport na úrovni jednotlivých bitů zajišťuje. Samotná technologie ATM, resp. její hlavní vrstva a vrstvy vyšší, přitom neobsahují žádné apriorní limity či omezení na rychlost přepojování buněk. Právě díky tomu pak dosažitelná přenosová rychlost není u ATM nijak omezena, a vždy záleží jen na konkrétní použité přenosové technologii na úrovni přenosu bitů. Nejčastěji je pod ATM "podstrkována" technologie SONET využívající optická vlákna, a z jejích přenosových vlastností pak jsou odvozeny i přenosové rychlosti, nejčastěji uváděné u ATM jako takového: 155 Mbps a 622 Mbps. Do budoucna lze ale očekávat ještě výrazně vyšší rychlosti.

 

QoS, Quality of Service

velkou předností technologie ATM je její schopnost garantovat různé parametry a vlastnosti přenosu, a tím vycházet vstříc nejrůznějším specifickým potřebám, včetně potřebám přenosu živého hlasu či obrazu. Je to možné zejména díky malé velikosti ATM buněk, kterých je ale na druhé straně zase velký počet - takže když je potřeba odněkud někam rychle přenést nějaká data, je relativně velká pravděpodobnost že se najde volná buňka do které bude možné data vložit. Mezi parametry, které je ATM schopna garantovat, patří např. pravidelnost doručování dat.

 

CBR - Constant Bit Rate

díky své schopnosti ovlivnit různé vlastnosti a parametry přenosu dokáže přenosová vrstva ATM fungovat různými způsoby, mezi které patří i způsob (režim) označovaný jako CBR - v tomto režimu ATM nabízí (a zaručuje) pro přenos dat konstantní přenosovou rychlost, čímž vlastně předstírá (emuluje) chování přenosové sítě na principu přepojování okruhů (resp. "fyzický kus drátu"). To je výhodné např. pro provozování nekomprimovaných hlasových přenosů.

 

VBR - Variable Bit Rate

je další možný režim, ve kterém ATM vychází vstříc potřebám přenosů v reálném čase, které nemají rovnoměrný charakter (nevyžadují konstantní přenosovou rychlost, což jsou například komprimované hlasové a obrazové přenosy). ATM jim v tomto režimu zaručuje takovou přenosovou rychlost, jakou momentálně potřebují.

 

ABR - Available Bit Rate

v tomto režimu ATM garantuje určitou minimální (předem dohodnutou) přenosovou rychlost, s tím že pokud může, vyhoví i požadavkům na vyšší rychlost (má-li právě dostatek přenosové kapacity - odsud přívlastek "available").

 

UBR - Unspecified Bit Rate

v tomto režimu ATM negarantuje ani minimální přenosovou rychlost, což ve svém výsledném efektu odpovídá chování typických sítí na principu přepojování paketů.