Princip technologie ATM

Ačkoli technologie ATM vznikla ve světě spojů, je pravdou že její koncepce přeci jen určitým způsobem vybočuje z tradic světa telekomunikací a vychází vstříc filosofii světa počítačových sítí a jeho potřebám. V čem přesně?

Ve světě telekomunikací je tradicí provozovat nejrůznější přenosy a přenosové cesty synchronním způsobem. Tedy tak, že určitá přenosová kapacita se dopředu rozdělí na dílčí části (technikou označovanou v odborní literatuře jako časový multiplex, na tzv. sloty které se pravidelně střídají v čase), a tyto části dostanou pevné přiřazení, které se v čase nemění - jednotlivé přenosy ("proudy" dat) dostanou pevně přidělenu určitou sekvenci dílčích částí (slotů) slotů, které mohou využít. Pokud je ale nevyužijí, tyto zůstávají nevyužité (není možné je využít pro potřeby jiných přenosů). Je to v zásadě princip, označovaný jako "přepojování okruhů" (circuit switching). Jeho výhodou je schopnost garantovat konkrétní objem přenosové kapacity, nevýhodou naopak neefektivní využití celkové dostupné kapacity - pokud se tato statickým a neměnným způsobem rozdělí mezi jednotlivé přenosy, musí být dimenzována na maximum všech požadavků.

ATM ale funguje na jiném principu. Ten je v telekomunikační literatuře nejčastěji označován jako tzv. statistický multiplex, a je velmi blízko tomu, co se ve světě počítačových sítí označuje jako přepojování paketů (packet switching). Myšlenka je taková, že dostupná přenosová cesta bude opět rozdělena na pevně velké (fakticky spíše pevně malé) části, označované nyní jako buňky (cells), ale tyto již nebudou mít pevné přiřazení. To fakticky znamená, že již nebude předem jasné, komu patří obsah té které buňky (dříve slotu). Kvůli tomu musí každá buňka explicitně identifikovat svůj obsah, prostřednictvím tzv. hlavičky (leader). Její existence samozřejmě zvyšuje režii přenosu. Na druhou stranu možnost přiřadit buňku tomu, kdo ji právě potřebuje (a ne dopředu někomu, kdo ji třeba nevyužije), vede na mnohem efektivnější využití celkové dostupné přenosové kapacity, než jaké umožňuje časový multiplex.

Jak velké jsou ATM buňky?

Buňky, se kterými technologie ATM pracuje, jsou skutečně velmi malé - mají pevnou velikost 53 bytů, z nichž 5 bytů tvoří hlavičku a 48 bytů nabízí prostor pro "užitečný náklad". Pokud vám těchto 48 bytů připadá jako nezvyklé číslo, které není mocninou 2, pak nejste sami. Jediné dostupné vysvětlení této zvláštní volby je neoficiální a říká že jde o kompromis, který byl učiněn přímo u kolébky ATM. Zastánci telekomunikací, kteří stáli u zrodu této technologie, prosazovali co možná nejmenší velikost nákladového prostoru, maximálně však 32 bytů. Argumentovali tím, že čím menší bude buňka, tím více jich bude existovat a tím větší bude šance, že když nějaká data bude třeba rychle odeslat, podaří se najít nějakou volnou buňku a do ní data vložit. Naopak zastánci datových přenosů požadovali větší rozměr buňky (alespoň 64 bytů, spíše ale více). Jejich argumentem zase byla efektivnost - čím menší bude velikost nákladového prostoru, tím větší bude režie připadající na velikost nezbytné hlavičky a tím bude i menší efektivnost přenosů.

No a když jedna strana prosazovala nejvýše 32 bytů, zatímco druhá nechtěla slevit pod 64, výsledkem byl obyčejný kompromis: aritmetický průměr mezi 32 a 64, neboli 48 bytů.

Co umí ATM?

Snad nejvýznamnější předností technologie ATM je její schopnost vyjít vstříc různým požadavkům na kvalitu služeb. Každý přenos, který chce využít služeb ATM sítě, totiž musí nejprve vytvořit spojení (říci kam chce svá data dopravovat), a také uzavřít cosi jako "kontrakt" s touto sítí. Součástí tohoto kontraktu pak jsou konkrétní požadavky na chování přenosové sítě - třeba na to, že pro daný přenos bude garantována určitá konkrétní přenosová kapacita, nebo že přenosové zpoždění nebude větší než nějaká konkrétní hodnota, že ztráty přenášených dat nebudou větší než určité procento atd. Pokud je ATM síť schopna takovéto požadavky uspokojit, kontrakt přijme a spojení naváže (v opačném případě navázání spojení odmítne).

ATM síť tak dokáže vyjít vstříc multimediálním přenosům, například přenosům živého obrazu či zvuku, které mají velké požadavky na pravidelnost a rychlost doručování, a to jak komprimovaným tak i nekomprimovaným. Stejně tak dokáže vyjít vstříc i takovým přenosům, které mají jiné požadavky - třeba klasickým datovým přenosům, které tolik nespěchají na svá data a nevyžadují jejich pravidelné doručování, ale zase volají po efektivnosti. Důležité přitom je, že ATM síť dokáže vyhovět takto různým požadavkům současně.

V tomto ohledu je tedy možné chápat ATM jako technologii, která skutečně vychází vstříc potřebám tradičního světa telekomunikací (s přenosy obrazu a zvuku), i požadavkům světa počítačových sítí s jejich tradičními datovými přenosy.

Navíc není ATM síť omezena či vázána na určitou konkrétní přenosovou rychlost. Dokonce si lze představit, že sama ani žádná data fyzicky nepřenáší, ale vyžaduje pod sebou vhodnou (fyzickou) přenosovou technologii, která zajistí přenos jednotlivých bitů - a ATM pak prostřednictvím této technologie přenáší své vlastní buňky. Sítě ATM tedy mohou pracovat různými rychlostmi a nejsou nějak apriorně rychlostně omezeny.