rezahd
February 21st, 2012, 20:02
مقدمه
معماري ATM به منظور انتقال بسيار سريع داده ، صدا و تصوير بر روي خطوط
انتقال عمومي ( سيم مسي و فيبر نوري ) طراحي و پياده سازي شد. بر خلاف
بسياري از شبکه هايي که با آن آشنا هستيم ATM شبکه اي مبتني بر سوئيچ است.
بدين ترتيب در ATM براي انتقال اطلاعات بايد ابتدا يک ارتباط هماهنگ بين
مبدأ و مقصد و سوئيج هاي مياني برقرار شود به اين ارتباط مدار مجازي گفته
مي شود . ATM مي تواند اطلاعات را به روش بدون اتصال يا Connection less
ارسال کند ولي از اين قابليت به ندرت استفاده مي شود و نيز قادر به انتقال
مؤثر داده ها بر روي خطوط عمومي (فيبر) تا نرخ 1Gbps است. تکنولوژي بکار
رفته در شبکه هاي امروزي از جمله عمومي ترين آن يعني IP از نوع بدون اتصال
است. در پروتکل هاي بدون اتصال ، مشکل اساسي و اجتناب ناپذير آنست که هيچ
تضميني در رسيدن داده ها به مقصد مورد نظر وجود ندارد وليکن ATM پروتکلي
اتصال گراست و قبل از هرگونه مبادله داده يک مدارمجازييا به اصطلاح يک
نشست از طريق سوئيچ ها برقرار مي کند پس از آنکه داده ها مبادله شد ، مدار
مجازي که حاصل هماهنگي قبلي سوئيچها است از بين خواهد رفت . ATM تنها
معماري مبتني بر انتقال اتصالگراي داده ها نيست . در حقيقت همتا و مکمل
IPيعني TCP نيز پروتکلي اتصالگراست. بدون شک ATM بهترين مثال مطمئن و
اتصالگراي داده هاست. عامل مؤثر و کليدي در سرعت بسيار بالاي ATM قالب
داده ها و ساختار فريم ها در اين معماري است. تمام پروتکلهاي مسيريابي
بسته هايي را مسيريابي و هدايت مي کنند که اندازه ثابت و مشخصي ندارند يک
بسته IP مي ماند از 20 بايت تا 64 کيلو بايت متغير باشد . در اين پروتکل
ها گيرنده بسته ابتدا سرايند آن را پويش مي کند تا حجم و اندازه دقيق بسته
را استخراج نمايد. زمان پردازش يک بسته بنا به اندازه آن متغير است . در
مقابل ATM داده ها را در قالب بسته هايي کوچک و با اندازه ثابت که سول
ناميده مي شودانتقال مي دهد. سلولهاي ATM فارغ از آنکه چقدر داده در خود
حمل مي کنند هرکدام 53 بايت هستند. در هر سلول 53 بايتي 5 بايت سرايند
(Header) و 48 بايت بخش حمل داده (PayLoad) است. اگرچه سلولهاي ATM داراي
اندازه ثابت هستند ولي با اين وجود قطعاً به داشتن سرايند نيازمندند.
سرايند هر سلول ATM مبدأ و مقصد سلول را مشخص مي کند . طول ثابت و کوچک
سلولها باعث شده تا معماري ATM روشي بسيار کارامد و مؤثر براي انتقال صدا
و تصوير ديجيتال باشد عمل ديگرموفقيت و سرعت ATM طراحي آسنکرون آن است
.آسنکرون بودن ATM بدين معناست که سوئيچها قادرند سيگنالهاي حامل داده را
بطور همزمان هم بفرستند و هم بگيرند و هيچ هماهنگي خاصي بين سيگنالهاي
ارسال و دريافت نياز نخواهد بود ماهيت آسنکرون بودن ATM از قالب ثابت
سلولها ناشي مي شود از آنجايي که سلولها داراي اندازه 53 بايتي هستند هر
سوئيچ دقيقاً مي داند که دريافت يک سلول چقدر طول مي کشد و بدين ترتيب در
خلال ارسال سلولها يک سوئيچ مي تواند از سوئيچ ديگر سلولي را دريافت نمايد.
مفهوم ATM
در ATM واژه ناهمزمان ، به روش انتقال فيزيکي اشاره ندارد که در B_ISDN در
واقع همزمان است ( براي مثال در SDH/SoNET ). کلمه همزمان به روشي اشاره
مي کند که در آن , عرض باند ميان اتصالات و کاربران پخش مي شود. عرض باند
در شيارهاي زماني با طول ثابت تقسيم مي شود. اين شيارهاي زماني در صورت
نياز کاربر ، در اختيار او قرار مي گيرد و به همين دليل ، مو قعيت زماني
از پيش تعيين شده اي را ندارد مد انتقال نشان دهنده نوعي روش چند تافت
سازي و سوئيچينگ است.
مفهوم ATM با چند اصل تعريف مي شود :
•تمامي اطلاعات به شکل واحدهاي اطلاعاتي با طول ثابت موسوم به سلول حمل مي
شوند و سلول ، از يک سرايند و يک حوزه اطلاعات که گاهي محموله يا بار
ترافيکي ناميده مي شود تشکيل شده است.
•ATM اتصالگراست و سلول هاي موجود در يک اتصال مجازي يکسان ، ترتيب خود را حفظ مي کنند.
•منابع ترافيکي مي توانند سلولها را موقعي که مورد نياز است ، توليد کنند
يعني بدون موقعيت زماني از پيش تعيين شده و لذا سلولها برچسب هاي صريح
براي شناسايي اتصال دارند.
•کارکرد اصلي سرايند سلول ، شناسايي سلولهاي متعلق به اتصال مجازي يکسان است.
•برچسب هاي شناسايي فقط معناي محلي دارند ( لذا آدرس هاي صريحي نيستند) و در هر سوئيچ ترجمه مي شوند.
•حوزه اطلاعات بطور شفاف حمل مي شود به عنوان مثال هيچگونه عمل کنترلي خطايابي بر روي اين حوزه صورت نمي گيرد.
•جريانهاي سلولي ، بطور نا همزمان تحت عمل چندتافت سازي با تقسيم زماني قرار مي گيرند.
مشاهده مي شود که ATM روشي است براي يکپارچه سازي تمامي ترافيک در سطوح انتقال ، دسترسي کاربر و سوئيچينگ.
مهمترين مزيت ATM براي UNI آن است که تخصيص پوياي باند را در تمامي موارد
امکان پذير مي کند. يعني عرض باند را در موقع نياز به منابع ترافيک واگذار
مي کند. وقتي واگذاري عرض باند ATM را با روش انتقال همزمان (STM) مقايسه
مي کنيم که در آن شيارهاي زماني متناوب براي اتصالات ذخيره مي شود، مي
بينيم که در STM واسط به نرخهاي غيرقابل انعطاف و ثابتي محدود مي شود. ATM
به واسط هاي با نرخ بيت متغير اجازه مي دهد بدون آنکه براي واسط هاي با
نرخ بيت ثابت مانعي باشد. ATM به عنوان نوعي روش چندتافت سازي بطور بالقوه
مي تواند از تسهيلات انتقالي ، بطور کارامدتري نسبت به TDM همزمان استفاده
کند. در TDM همزمان ، يک قاب متناوب مرکب از شيارهاي زماني کوتاه (
معمولاً به اندازه يک بايت) روي يک پيونده انتقال تعريف مي شود) و
اتصالاتي که در آن پيونده سهيم هستند موقعيتهاي ثابت شيار زماني در هر قاب
، برايشان ذخيره شده است. در TDM ناهمزمان مي توان از اين عدم کارايي
جلوگيري کرد زيرا در آن شيارهاي زماني ، در هنگام نياز به اتصالات واگذار
مي شوند اما يک برچسب پيشوندي هم براي هر شيار زماني مورد نياز است تا
اتصال را مشخص و شناسايي نمايد.در نتيجه ، شيارهاي زماني بزرگتر از بايتها
هستند تا برچسبها بتوانند کسر کوچکي از کل عرض باند را مصرف کنند. همچنين
براي هر شيار زماني ، يک عمل پردازش نيز مورد نياز است و ذخيره سازي در يک
حافظه موقتي لازم است تا تنازع را برطرف کند . ATM نمونه اي از اين روش
TDM ناهمزمان و برچسب داراست که در آن برچسب هاي شناسايي واقع در سرايند
سلول ، فقط اهميت محلي دارند نه اهميت سراسري از انتها تا انتها.
ATM به عنوان نوعي روش چندتافت سازي ، از امکان بالقوه استفاده مؤثر
انگيزه گرفته است به عنوان يک روش سوئيچينگ در مقايسه با STM ( يا
سوئيچينگ مداري با نرخ چندگانه) مزيت اصلي آن است که ضرورتي براي اختصاص
حداگثر نرخ ندارد . در حالي که STM داراي ضرورت است. اختلاف ديگر آن است
که در ATM ، سلولها بصورت شبکه اي پردازش مي شوند در حاليکه STM ترافيک را
بطور شفاف از شبکه عبور مي دهد . از نظر بارپردازشي ، اين نوعي عيب به
شمار مي رود اما اين امکان را مي دهد که شبکه کنترل بيشتري روي مسيريابي ،
کنترل خطا ، کنترل جريان نسخه سازي و اولويتها داشته باشد. مثلاٌ با در
نظر گرفتن اولويتها ، شبکه مي تواند روي رفتار ترجيحي براي يک کلاس
ترافيکي نسبت به کلاس ديگر در سطوح اتصالات مجازي يا سلولهاي انفرادي ،
کنترل داشته باشد. از اينرو ATM به عنوان نوعي روش سوئيچينگ که توانايي
کنترل جزئي و قابل انعطاف ترافيک شبکه را دارد، مي تواند انگيزه بالاتري
ايجاد نمايد اساساً دو نتيجه نامطلوب از ماهيت ناهمزمان ATM ناشي مي شود.
از آنجا که منابع شبکه رزرو نمي شود لذا وقتي ترافيک بسيار زيادي بسوي
منابع حافظه موقتي محدود هجوم مي آورد ، امکان تراکم ترافيک ايجاد مي شود
که ضرورتاً سبب ازدست رفتن سلولها مي شود.نتيجه ديگر ، تأخيرهاي متغير
سلولي در گذر از شبکه است که بيشتر ناشي از تأخيرهاي تصادفي صف بندي در هر
سوئيچ است . از اين رو ، مفهوم کيفيت سرويس (QOS )بر حسب تأخيرهاي سلول و
نرخ تلفات سلولي، در بحثهاي ATM اساسي است. قرار است B_ISDN کلاسهاي کيفيت
سرويس چندگانه اتصالات مجازي را براي گستره اي از انواع ترافيک با الزامات
QOS متفاوت ، پشتيباني نمايد. پشتيباني از چند کلاس ترافيکي و حفاظت از
QOS آنها در حالي که به طور همزمان اشتراک آماري و استفاده از منابع شبکه
را به حداکثر برساند ، مشکل ترين چالشي است که در پياده کردن ATM وجود
دارد.
--------------------------------------------------------------------------------
معماري ATM به منظور انتقال بسيار سريع داده ، صدا و تصوير بر روي خطوط
انتقال عمومي ( سيم مسي و فيبر نوري ) طراحي و پياده سازي شد. بر خلاف
بسياري از شبکه هايي که با آن آشنا هستيم ATM شبکه اي مبتني بر سوئيچ است.
بدين ترتيب در ATM براي انتقال اطلاعات بايد ابتدا يک ارتباط هماهنگ بين
مبدأ و مقصد و سوئيج هاي مياني برقرار شود به اين ارتباط مدار مجازي گفته
مي شود . ATM مي تواند اطلاعات را به روش بدون اتصال يا Connection less
ارسال کند ولي از اين قابليت به ندرت استفاده مي شود و نيز قادر به انتقال
مؤثر داده ها بر روي خطوط عمومي (فيبر) تا نرخ 1Gbps است. تکنولوژي بکار
رفته در شبکه هاي امروزي از جمله عمومي ترين آن يعني IP از نوع بدون اتصال
است. در پروتکل هاي بدون اتصال ، مشکل اساسي و اجتناب ناپذير آنست که هيچ
تضميني در رسيدن داده ها به مقصد مورد نظر وجود ندارد وليکن ATM پروتکلي
اتصال گراست و قبل از هرگونه مبادله داده يک مدارمجازييا به اصطلاح يک
نشست از طريق سوئيچ ها برقرار مي کند پس از آنکه داده ها مبادله شد ، مدار
مجازي که حاصل هماهنگي قبلي سوئيچها است از بين خواهد رفت . ATM تنها
معماري مبتني بر انتقال اتصالگراي داده ها نيست . در حقيقت همتا و مکمل
IPيعني TCP نيز پروتکلي اتصالگراست. بدون شک ATM بهترين مثال مطمئن و
اتصالگراي داده هاست. عامل مؤثر و کليدي در سرعت بسيار بالاي ATM قالب
داده ها و ساختار فريم ها در اين معماري است. تمام پروتکلهاي مسيريابي
بسته هايي را مسيريابي و هدايت مي کنند که اندازه ثابت و مشخصي ندارند يک
بسته IP مي ماند از 20 بايت تا 64 کيلو بايت متغير باشد . در اين پروتکل
ها گيرنده بسته ابتدا سرايند آن را پويش مي کند تا حجم و اندازه دقيق بسته
را استخراج نمايد. زمان پردازش يک بسته بنا به اندازه آن متغير است . در
مقابل ATM داده ها را در قالب بسته هايي کوچک و با اندازه ثابت که سول
ناميده مي شودانتقال مي دهد. سلولهاي ATM فارغ از آنکه چقدر داده در خود
حمل مي کنند هرکدام 53 بايت هستند. در هر سلول 53 بايتي 5 بايت سرايند
(Header) و 48 بايت بخش حمل داده (PayLoad) است. اگرچه سلولهاي ATM داراي
اندازه ثابت هستند ولي با اين وجود قطعاً به داشتن سرايند نيازمندند.
سرايند هر سلول ATM مبدأ و مقصد سلول را مشخص مي کند . طول ثابت و کوچک
سلولها باعث شده تا معماري ATM روشي بسيار کارامد و مؤثر براي انتقال صدا
و تصوير ديجيتال باشد عمل ديگرموفقيت و سرعت ATM طراحي آسنکرون آن است
.آسنکرون بودن ATM بدين معناست که سوئيچها قادرند سيگنالهاي حامل داده را
بطور همزمان هم بفرستند و هم بگيرند و هيچ هماهنگي خاصي بين سيگنالهاي
ارسال و دريافت نياز نخواهد بود ماهيت آسنکرون بودن ATM از قالب ثابت
سلولها ناشي مي شود از آنجايي که سلولها داراي اندازه 53 بايتي هستند هر
سوئيچ دقيقاً مي داند که دريافت يک سلول چقدر طول مي کشد و بدين ترتيب در
خلال ارسال سلولها يک سوئيچ مي تواند از سوئيچ ديگر سلولي را دريافت نمايد.
مفهوم ATM
در ATM واژه ناهمزمان ، به روش انتقال فيزيکي اشاره ندارد که در B_ISDN در
واقع همزمان است ( براي مثال در SDH/SoNET ). کلمه همزمان به روشي اشاره
مي کند که در آن , عرض باند ميان اتصالات و کاربران پخش مي شود. عرض باند
در شيارهاي زماني با طول ثابت تقسيم مي شود. اين شيارهاي زماني در صورت
نياز کاربر ، در اختيار او قرار مي گيرد و به همين دليل ، مو قعيت زماني
از پيش تعيين شده اي را ندارد مد انتقال نشان دهنده نوعي روش چند تافت
سازي و سوئيچينگ است.
مفهوم ATM با چند اصل تعريف مي شود :
•تمامي اطلاعات به شکل واحدهاي اطلاعاتي با طول ثابت موسوم به سلول حمل مي
شوند و سلول ، از يک سرايند و يک حوزه اطلاعات که گاهي محموله يا بار
ترافيکي ناميده مي شود تشکيل شده است.
•ATM اتصالگراست و سلول هاي موجود در يک اتصال مجازي يکسان ، ترتيب خود را حفظ مي کنند.
•منابع ترافيکي مي توانند سلولها را موقعي که مورد نياز است ، توليد کنند
يعني بدون موقعيت زماني از پيش تعيين شده و لذا سلولها برچسب هاي صريح
براي شناسايي اتصال دارند.
•کارکرد اصلي سرايند سلول ، شناسايي سلولهاي متعلق به اتصال مجازي يکسان است.
•برچسب هاي شناسايي فقط معناي محلي دارند ( لذا آدرس هاي صريحي نيستند) و در هر سوئيچ ترجمه مي شوند.
•حوزه اطلاعات بطور شفاف حمل مي شود به عنوان مثال هيچگونه عمل کنترلي خطايابي بر روي اين حوزه صورت نمي گيرد.
•جريانهاي سلولي ، بطور نا همزمان تحت عمل چندتافت سازي با تقسيم زماني قرار مي گيرند.
مشاهده مي شود که ATM روشي است براي يکپارچه سازي تمامي ترافيک در سطوح انتقال ، دسترسي کاربر و سوئيچينگ.
مهمترين مزيت ATM براي UNI آن است که تخصيص پوياي باند را در تمامي موارد
امکان پذير مي کند. يعني عرض باند را در موقع نياز به منابع ترافيک واگذار
مي کند. وقتي واگذاري عرض باند ATM را با روش انتقال همزمان (STM) مقايسه
مي کنيم که در آن شيارهاي زماني متناوب براي اتصالات ذخيره مي شود، مي
بينيم که در STM واسط به نرخهاي غيرقابل انعطاف و ثابتي محدود مي شود. ATM
به واسط هاي با نرخ بيت متغير اجازه مي دهد بدون آنکه براي واسط هاي با
نرخ بيت ثابت مانعي باشد. ATM به عنوان نوعي روش چندتافت سازي بطور بالقوه
مي تواند از تسهيلات انتقالي ، بطور کارامدتري نسبت به TDM همزمان استفاده
کند. در TDM همزمان ، يک قاب متناوب مرکب از شيارهاي زماني کوتاه (
معمولاً به اندازه يک بايت) روي يک پيونده انتقال تعريف مي شود) و
اتصالاتي که در آن پيونده سهيم هستند موقعيتهاي ثابت شيار زماني در هر قاب
، برايشان ذخيره شده است. در TDM ناهمزمان مي توان از اين عدم کارايي
جلوگيري کرد زيرا در آن شيارهاي زماني ، در هنگام نياز به اتصالات واگذار
مي شوند اما يک برچسب پيشوندي هم براي هر شيار زماني مورد نياز است تا
اتصال را مشخص و شناسايي نمايد.در نتيجه ، شيارهاي زماني بزرگتر از بايتها
هستند تا برچسبها بتوانند کسر کوچکي از کل عرض باند را مصرف کنند. همچنين
براي هر شيار زماني ، يک عمل پردازش نيز مورد نياز است و ذخيره سازي در يک
حافظه موقتي لازم است تا تنازع را برطرف کند . ATM نمونه اي از اين روش
TDM ناهمزمان و برچسب داراست که در آن برچسب هاي شناسايي واقع در سرايند
سلول ، فقط اهميت محلي دارند نه اهميت سراسري از انتها تا انتها.
ATM به عنوان نوعي روش چندتافت سازي ، از امکان بالقوه استفاده مؤثر
انگيزه گرفته است به عنوان يک روش سوئيچينگ در مقايسه با STM ( يا
سوئيچينگ مداري با نرخ چندگانه) مزيت اصلي آن است که ضرورتي براي اختصاص
حداگثر نرخ ندارد . در حالي که STM داراي ضرورت است. اختلاف ديگر آن است
که در ATM ، سلولها بصورت شبکه اي پردازش مي شوند در حاليکه STM ترافيک را
بطور شفاف از شبکه عبور مي دهد . از نظر بارپردازشي ، اين نوعي عيب به
شمار مي رود اما اين امکان را مي دهد که شبکه کنترل بيشتري روي مسيريابي ،
کنترل خطا ، کنترل جريان نسخه سازي و اولويتها داشته باشد. مثلاٌ با در
نظر گرفتن اولويتها ، شبکه مي تواند روي رفتار ترجيحي براي يک کلاس
ترافيکي نسبت به کلاس ديگر در سطوح اتصالات مجازي يا سلولهاي انفرادي ،
کنترل داشته باشد. از اينرو ATM به عنوان نوعي روش سوئيچينگ که توانايي
کنترل جزئي و قابل انعطاف ترافيک شبکه را دارد، مي تواند انگيزه بالاتري
ايجاد نمايد اساساً دو نتيجه نامطلوب از ماهيت ناهمزمان ATM ناشي مي شود.
از آنجا که منابع شبکه رزرو نمي شود لذا وقتي ترافيک بسيار زيادي بسوي
منابع حافظه موقتي محدود هجوم مي آورد ، امکان تراکم ترافيک ايجاد مي شود
که ضرورتاً سبب ازدست رفتن سلولها مي شود.نتيجه ديگر ، تأخيرهاي متغير
سلولي در گذر از شبکه است که بيشتر ناشي از تأخيرهاي تصادفي صف بندي در هر
سوئيچ است . از اين رو ، مفهوم کيفيت سرويس (QOS )بر حسب تأخيرهاي سلول و
نرخ تلفات سلولي، در بحثهاي ATM اساسي است. قرار است B_ISDN کلاسهاي کيفيت
سرويس چندگانه اتصالات مجازي را براي گستره اي از انواع ترافيک با الزامات
QOS متفاوت ، پشتيباني نمايد. پشتيباني از چند کلاس ترافيکي و حفاظت از
QOS آنها در حالي که به طور همزمان اشتراک آماري و استفاده از منابع شبکه
را به حداکثر برساند ، مشکل ترين چالشي است که در پياده کردن ATM وجود
دارد.
--------------------------------------------------------------------------------