Koncepcja BISDN (Broadband ISDN), będąca rozszerzeniem koncepcji ISDN, oferuje możliwość jednolitego sposobu obsługi różnych rodzajów sygnałów szerokopasmowych. Podstawowym celem jest uzyskanie całkowitej integracji usług (dostępu, transmisji i komutacji) obejmujących sygnały od wolnozmiennych (np. telemetria, terminale danych, facsimile) do szerokopasmowych i ciągłych w czasie rzeczywistym (np. wideotelefonia, wideo, HDTV). Do obsługi tak szerokiego zakresu sygnałów - odpowiadających szerokiemu zakresowi obsługiwanych klas ruchu - niezbędna jest efektywna i ogólna technika. Wymagania takie spełnia technika ATM (Asynchronous Transfer Mode).

Charakterystyka ATM

Technika ATM jest pierwszą w historii telekomunikacji propozycją standardu pozwalającego na pełną integrację dostępu, transmisji i komutacji w systemach przede wszystkim sieciowych. O szybkości wdrażania tej techniki decyduje relacja między kosztem a możliwymi do uzyskania efektami. Analiza potrzeb i kosztów wskazuje, że w pierwszej kolejności istnieje zapotrzebowanie na implementacje techniki ATM w lokalnych instalacjach sieciowych łączących stacje robocze. Koszt sieci rozległych wykonanych w technice ATM może uzasadniać takie rozwiązania w przypadku dużego zapotrzebowania na przepustowość bądź odpowiedniego zorganizowania się dużych grup użytkowników. ATM jest techniką komunikacji, która integruje istniejące i szeroko wykorzystywane techniki komutacji kanałów oraz komutacji pakietów.

Informacja przekazywana jest w postaci ciągłego strumienia pakietów o ustalonej długości nazywanych komórkami ATM. W tym celu generowane sygnały są segmentowane zaś powstałe segmenty wchodzą w skład formatowanych komórek ATM. Generowane strumienie komórek ATM pochodzące z różnych źródeł są następnie łączone z wykorzystaniem efektywnej, statystycznej techniki zwielokrotniania w dziedzinie czasu (ATDM - Asynchronous Time-Division Multiplexing).

Korzyści

Technika ATM jest techniką uniwersalną Implementacja techniki ATM to korzyści dla operatorów sieci, dostawców usług sieciowych oraz użytkowników wynikające z:

* dużej elastyczności w zakresie wyboru tras (routing) oraz ich zwielokrotniania

* możliwości jednoczesnej obsługi zastosowań wykorzystujących różne klasy ruchu o znacznie różniących się wymaganiach pod adresem podsystemu komunikacyjnego (transportowego)

* względnie łatwej możliwości realizacji podsystemów komunikacyjnych o wysokiej wydajności oraz elastycznego systemu zarządzania.

Komutacja ATM

Postęp w technologii spowodował możliwości realizacji koncepcji szybkiej komutacji kanałów - FCS (Fast Circuit Switching) oraz szybkiej komutacji pakietów - FPS (Fast Packet Switching). Koncepcja FCS polega na tym, że połączenia są ustanawiane i rozłączane na tyle szybko, że system komutacji nie przydziela kanałów w trakcie "ciszy" użytkownika. Celem FPS jest wykorzystanie mechanizmów zrównoleglania, rozproszonego sterowania oraz kierowania ruchem do uzyskania szybkiej komutacji pakietów oraz wysokiej jakości obsługi i stosowania zasobów systemu transmisyjnego. Komutacja ATM oparta jest na koncepcji szybkiej komutacji pakietów (FPS) w której dane komutowane są na poziomie pakietów (w przeciwieństwie do wolniejszych technik, w których dane komutowane są na poziomie bitów i/lub bajtów).

W komutacji ATM wykorzystywane są następujące mechanizmy komutowania: komutacja z podziałem pamięci, medium, krosowa, wielo-etapowa oraz komutacja z rozłącznymi trasami i kolejkowaniem wyjść.

Ewolucja sieci w kierunku BISDN z wykorzystaniem ATM

Możliwych i rozważanych scenariuszy rozwoju sieci prowadzących do sieci typu BISDN jest wiele. Jeden ze scenariuszy, prawdopodobny z punktu widzenia zapotrzebowania szybkości transmisji, obejmuje trzy etapy: implementacja usług szerokopasmowych w sieciach typu MAN wykorzystywanych jako sieci typu backbone (szkieletowej) dla sieci lokalnych (LAN), stacji roboczych, central PBX, komputerów typu mainframe itd. (jako etap pierwszy), łączenie sieci typu MAN z wykorzystaniem komutacji ATM (jako etap drugi) a następnie integrację sieci typu LAN i MAN oraz komutacji ATM w sieci typu BISDN.

ATM i lokalne sieci komputerowe

Zainteresowanie techniką ATM przez producentów i użytkowników lokalnych sieci komputerowych wynika z następujących przyczyn:

- z zapotrzebowania na zwiększenie przepustowości wynikającego z nowych metod organizacji pracy w sieciach (grupy robocze), wzrostu liczby użytkowników, wzrostu liczby wykorzystywanych jednocześnie aplikacji z rozbudowanymi modułami graficznymi i multimedialnymi oraz wzrostu liczby aplikacji baz danych z architekturą typu "klient/server";

- z konieczności ochrony wcześniejszych inwestycji i wspomagania przez nowo wprowadzane rozwiązania istniejących instalacji bez ograniczania ich zakresu funkcjonalnego oraz konieczności zapewnienia zarządzania sieciami w celu efektywnego ich wykorzystania.

Przygotowanie do ATM

Jakkolwiek różnice między techniką ATM a technikami powszechnie wykorzystywanymi w konwencjonalnych sieciach lokalnych irozległych są znaczne, możliwy jest ewolucyjny rozwój tych ostatnich chroniący wcześniejsze inwestycje. Jest to możliwe pod warunkiem, że spełnione są pewne warunki wstępne.

Warunek pierwszy to istnienie okablowania uniwersalnego (strukturalnego) o topologi gwiazdy. Okablowanie o takiej strukturze topologicznej z centralnym węzłem koncentracji mediów transmisyjnych umożliwia użycie węzła komutacyjnego ATM bez jakichkolwiek zmian w okablowaniu.

Warunek drugi to media transmisyjne właściwe dla techniki ATM. Stosowane obecnie okablowanie UTP (Unshielded Twisted Pair) lub STP (Shielded Twisted Pair) kategorii 5 umożliwia obsługę ATM przy szybkościach do 155 Mbit/sek. Wielomodowe kable światłowodowe umożliwiają obsługę ruchu informatycznego o szybkości do 622 Mbit/sek przy znacznych ograniczeniach na długość pojedynczych segmentów. Dla obsługi zastosowań wymagających dużych szybkości transmisji na większe odległości niezbędne są jednomodowe kable światłowodowe.

Warunek trzeci - bardzo istotny z punktu widzenia ochrony inwestycji oraz możliwości funkcjonalnego rozwoju systemu - to właściwy i świadomy wybór producenta urządzeń i oprogramowania sieciowego (koncentratory, urządzenia aktywne, systemy zarządzania). W przypadkach (w których prawdopodobne będzie stosowanie rozwiązań zapewnianych przez ATM) zalecany jest wybór takich producentów, którzy oferują i/lub zapowiadają produkty oraz ich rozszerzenia wspierjące technikę ATM. Przykładem takich producentów są m.in. SynOptics Communications i 3Com.

SynOptics Communications i ATM

Pierwsze rozwiązanie sieciowe wykorzystujące technikę ATM, złożone z dwóch węzłów komutacyjnych ATM, oprogramowania komunikacyjnego i zarządzającego oraz adaptera karty pozwalającej na bezpośrednie dołączenie stacji roboczej, zostało zaproponowane w 1993 r. Węzły komutacyjne ATM pracują wykorzystując architekturę SynOptics Fast Matrix. Nowym produktem SynOpticsa jest węzeł LattisCell z 16 portami o szybkości 155 Mbit/sek każdy oraz wewnętrzną magistralą o przepustowości 5 Gbit/sek (wartość ta dwukrotnie przekracza sumę szybkosci wszystkich portów praktycznie pozwalając na eliminację blokad). Uzupełnieniem tego produktu jest oprogramowanie Connection Management System (pełniące funkcje zarządzania połączeniami i wspomagania kanałów wirtualnych) oraz moduł zarządzania ATM zintegrowany z systemem zarządzania Optivity. Zintegrowane oprogramowanie do potrzeb zarządzania zapewnia bezpieczeństwo inwestycji oraz płynną migrację od obecnie wykorzystywanych technologii sieci lokalnych do sieci ATM.

3Com i ATM

Strategia rozwoju produktów 3Com oparta jest na założeniu, że decydujące znaczenie w przyszłych rozwiązaniach sieci lokalnych będzie miał styk ATM (interfejs) do światłowodu wielomodowego o szybkości 155 Mbit/sek wg specyfikacji ATM Forum.

Proponowane przez 3Com rozwiązania są kontynuacją rozwiązań przyjętych i kontynuowanych w ramach programu o nazwie High-Performance Scalable Networking. Program ten, poprzedzony wprowadzeniem produktów zawierających tzw. distributed i collapsed building backbones, obejmuje trzy etapy:

* Etap pierwszy to oferowanie w proponowanych rozwiązaniach coraz większych możliwości segmentowania, zwiększania stopnia upakowania portów sieci lokalnych oraz bardzo atrakcyjne (z punktu widzenia administratora sieci) możliwości organizacji wirtualnych grup roboczych.

* Etap drugi w drodze do ATM to moduły CellBuildera (dla LinkBuilder MSH) i ATM Interface (dla NETBuilder II bridge/router) zapewniające możliwość konwersji ruchu z/do postaci wykorzystywanej w sieciach lokalnych Ethernet i Token Ring do/z postaci przyjętej w technice ATM (komórka ATM). W etapie tym proponowane jest także rozszerzenie funkcji oprogramowania NETBuildera II pozwalające na traktowanie połączeń w magistrali ATM jako logicznego portu, a dalej na rozszerzenie możliwości organizacji wirtualnych grup roboczych.

* Etap trzeci obejmuje produkty, których celem jest zmniejszenie czasu obsługi pakietów przez urządzenia aktywne (routery) i zwiększenie przepustowości.

Opracowywaniu i rozwojowi produktów wykorzystujących technikę ATM towarzyszy rozbudowa systemu zarządzania siecią Transcend, wykorzystującego protokół SNMP.

CCS i ATM

Computer Communication Systems z Wrocławia współpracuje z producentami (autoryzacje, seminaria, testy, pokazy) oferującymi rozwiązania otwarte na implementacje techniki ATM. Takimi partnerami są SynOptics i 3Com. Zaprojektowane i wykonane instalacje sieciowe (np. w Coca Cola West Poland, AmerBank, JTT) są rozwiązaniami przygotowanymi do wdrożenia techniki ATM w zakresie zwiększenia przepustowości, możliwości routingu i zwielokrotniania, organizacji grup roboczych oraz zarządzania siecią.

Computer Communication Systems, Prezentacja dla COMPUTERWORLD strona 1

O autorach: Jacek Agdan i Krzysztof Wojtczak są pracownikami CCS. Prof. Adam Grzech z Politechniki Wrocławskiej jest współpracownikiem firmy.

Podstawowe cechy techniki ATM:

* ATM wykorzystuje technikę komutacji pakietów w tym sensie, że podstawową jednostką transportu jest komórka o stałej długości (ATM cell); w ten sposób eliminowane są problemy, które powodują pakiety o zmiennej długości w tradycyjnej technice komutacji pakietów

* Technika ATM wykorzystuje transmisję równoległą w miejsce powszechnie używanej w rozwiązaniach sieciowych transmisję szeregową; w konsekwencji rozwiązanie ATM jest mniej czułe na zmianę liczby aktywnych uczestników

* W technice ATM wykorzystywana jest metoda połączeniowa do transferu informacji w kanałach wirtualnych. Ustanawiane kanały wirtualne umożliwiają dynamiczne zestawianie tras między źródłami a ujściami informacji oraz sprzętową realizację funkcji zwielokrotniania, komutowania itd.

Podstawową cechą techniki ATM jest także to, że umożliwia jednolity sposób obsługi różnych klas ruchu (dane, głos, obraz itd.). "Asynchroniczny" oznacza tu, że przepustowość dla zgłoszeń obsługiwanych w czasie rzeczywistym (obsługa z odrzuceniami) jest udostępniana na żądanie, a jednocześnie w zależności od dostępnej w danej chwili przepustowości - obsługiwane są pozostałe zgłoszenia (obsługa z opóźnieniami).

Podstawowe różnice między techniką ATM a technikami komutacji kanałów i pakietów to:

* technika komutacji kanałów oznacza przydzielanie oddzielnych kanałów do przekazywania ciągłego strumienia bitów podczas gdy dla ATM charakterystyczna jest segmentacja informacji w celu dopasowania do rozmiarów komórek ATM, a następnie ich transfer w kanałach wirtualnych

* technika komutacji pakietów została opracowana dla obsługi ruchu charakteryzującego się zmienną prędkością i nie wymagającego obsługi w czasie rzeczywistym podczas gdy ATM umożliwia także obsługę w czasie rzeczywistym ruchu o stałych prędkościach.