COMPUTERWORLD
Specializovaný týdeník o výpočetní technice
o Internetu
(CW 18/96)

ATM - technologie budoucnosti

Petr Stránský

Malý slovníček ATM

Síťovým techologiím po dlouhou dobu kraloval Ethernet-standard, který je starý asi tak 20 let. Jeho konstrukce odpovídá nárokům té doby, a tak není divu, že dnes se mnoho síťových administrátorů ohlíží po moderních technologiích. Jednou z nejznámějších, alespoň podle jména je ATM - Asynchronous Transfer Mode. Tato technologie také nepatří k výkřikům posledních let, její vývoj a implementace již nějakou dobu probíhá. Právě její moderní a efektivní návrh a zároveň několikaletý praktický vývoj dávají ATM šanci stát se hlavním rychlým protokolem především na páteřních sítích.

ATM Forum

O vývoj jednotlivých standardů pro ATM se stará především organizace ATM Forum. Tato organizace sdružuje zejména společnosti, které se zabývají vývojem ATM produktů.

Technologie ATM vznikla jako implementace specifikace B-ISDN (Broadband ISDN), která je odnoží ISDN určenou především pro datové komunikace a vytváření virtuálních síťových okruhů. V současné době je sice definováno množství standardů souvisejících s ATM technologií, ale mnoho jich je také ve fázi zkoumání a vývoje.

Hlavní použití ATM je nyní na páteřních sítích, kde je implementace poměrně bezbolestná a přináší potřebné zvýšení kapacity. Dosažená rychlost celého přenosového kanálu je 155Mb/s. Do budoucnosti je možné počítat s rychlostí kolem 622Mb/s, a to i při použití současných kabelových instalací. V této oblasti bylo ATM již přijato, jako standard de facto pro realizaci rychlých datových spojů.

Na straně stolních počítačů je situce značně odlišná. Existují sice dva standardy pro 25Mb/s a 50Mb/s ATM, ale cena implementace je značná. Požadavky na přenosovou rychlost u většiny stolních systémů nejsou tak vysoké, a navíc nyní není na trhu dost ATM aplikací, které by byly schopny této rychlosti využít.

Po ATM spojích je možné přenášet nejen data, ale také video, multimediální data a hlas. V posledních několika měsících konečně dochází k praktické implementaci hlasových služeb pro ATM zařízení. Díky kompatibilitě s ISDN mohou uživatelé pro tyto služby používat standardní ISDN zařízení s možností WAN spojení pomocí této technologie.

Základem je paket

Hlavním atomem celé ATM technologie je používání paketu s pevnou velikostí, 53 bajtů. Tata technologie se také někdy nazývá Cell Relay - přenos buňek. Je jistým protipólem k Frame Relay - přenosu rámců, který používá naopak pakety nebo rámce s proměnnou velikostí. Zvolení pevné velikosti buňky má několik zajímavých následků. Při nevelké ztrátě flexibility pro některé aplikace umožňuje pevná délka jednotlivých paketů používat konstantní přenosové rychlosti. To nebylo u klasické práce s pakety možné, protože při proměnlivé délce jednotlivých datagramů se mění i rychlost přenosu.

Celé přenosové pásmo pro ATM komunikaci je rozděleno na množství virtuálních kanálů. Tyto kanály mohou pracovat na různých komunikačních rychlostech a mohou být dohromady propojeny. Propojením jednotlivých virtuálních kanálů se vytváří virtuální cesta, která může vést od jednoho uživatelského zařízení k jinému a umožňuje permanentní propojení.

Kam pakete kam?

ATM technologie poskytuje dva možné přístupy ke komunikaci. Prvním je posílání samostatných paketů a druhým vytvoření virtuální cesty. Každý paket kromě užitečné informace obsahuje také údaj o místě, kam byl vyslán. Na každém uzlu sítě je tento údaj přečten a podle něho ho síťové zařízení pošle na další cestu. Pokud se použije první způsob komunikace, tak je prohlédnut každý paket zvlášť a všechny pakety jsou doručeny nezávisle na sobě. Tento způsob komunikace je především využíván pro případy krátkých relací, kdy např. jeden počítač pošle druhému zprávu o své existenci. U druhého způsobu, virtuální cesty, je vytvořeno permanentní spojení, po kterém jsou pakety posílány bez nutnosti prohlížet každý paket zvlášť. Tento způsob komunikace je použit pro delší relace.

Architektura ATM

Systémová architektura ATM používá v zásadě tři pracovní vrstvy. První AAL (Adaptation Layer) je interfejsem, který převádí data dodaná jednotlivými aplikacemi do 48bajtového paketu. Druhá vrstva ATM (ATM Layer) přidává k informační části paketu další 5bajtovou část určenou pro směrování paketu. Poslední vrstvou je vrstva fyzická (Physical Layer), která slouží pro převod dat na elektrické nebo optické impulzy v závislosti na použitém fyzickém spojení. ATM není určeno pro specifickou fyzickou vrstvu, implementace závisí na jednotlivých produktech.

Tento fakt sice poskytuje určitou flexibilitu ve výběru komunikačních prostředků, ale zároveň je příčinou současného ne příliš standardního stavu v ATM. Společnosti, které jsou sdruženy v ATM Foru, sice navzájem definují obecné standardy, ale zároveň pracují s firemně specifickými produkty. Uživatel potom nemá reálně šanci kombinovat v praxi produkty více firem, protože ty mezi sebou nespolupracují.

LAN Emulace

Velkou nevýhodou ATM je nemožnost nativní spolupráce se současnými aplikacemi. Klasické LAN sítě totiž pracují na poněkud jiném základě. Hlavní rozdíl je, že např. Ethernet je založen na "nespojené" komunikaci, zatímco ATM používá pouze komunikace "spojené".

Znamená to, že zařízení, které je na ATM připojeno, se musí nejprve připojit na jiné zařízení, s kterým chce komunikovat, teprve potom je možná výměna dat. U Ethernetu i Token Ringu počítač, který chce s jiným komunikovat, vyšle prostě na síť data, a ty si převezme cílový subjekt.

Síťové aplikace jsou na tento způsob komunikace přizpůsobeny, a pro možnost provozu klasických LAN aplikací přes ATM byl definován standard LAN Emulace. Pro jednotlivé počítače se potom ATM síť tváří jako klasická LAN síť.

Světlá budoucnost

ATM se zřejmě definuje jako standard pro páteřní sítě. Ale otázkou je, zda se podaří prosadit tuto technologii i na stolní systémy. Protože produkty ATM jsou zatím spíše dražší než levnější, bude to asi ještě nějakou dobu trvat.

V katalozích většiny firem najdete celé spektrum zařízení pro ATM, i když některé ještě nedodávají např. adaptéry pro desktopové systémy. Také koexistence se stávajícími sítěmi je možná, což přináší znatelnou úlevu pro mnoho podnikových rozpočtů.


Malý slovníček ATM

*Cell - Buňka
Toto označení se používá pro pakety s fixní délkou.
*LES - LAN Emulation Server
Server, který umožňuje na ATM sítích používat emulaci klasických LAN sítí.
*MPOA - Multiply Protocol Over ATM
Definice standardu, který bude umožňovat provoz ne-ATM protokolů. Tato definice není ještě uzavřena a je ve vývoji.
*Paket
Binární sekvence, s kterou se na síti pracuje jako s celkem.
*PVC (Permanent Virtual Circuit) - Permanentní virtuální okruh.
Virtuální datový okruh je definovaný pouze na abstraktní úrovni a nemusí korespondovat s fyzickým propojením. Pomocívirtuálních okruhů lze např. na jedné konzistentní síti vytvořit nezávislé virtuální sítě, které mezi sebou nekomunikují.
*SNMP - Simple Network Management Protocol
Protokol, který umožňuje řídicímu softwaru pracovat s různými síťovými prvky jednotnou formou.
*UNI - User Network Interface
Interfejs pro všechny typy ATM zařízení. ATM Forum definuje dva typy. Veřejné UNI pro propojování privátních ATM sítí s veřejnými datovými okruhy. A soukromé UNI, které je použito pro připojování zařízení na ATM přepínače.

| CW o Internetu | COMPUTERWORLD | IDG CZ homepage |