عصر كامپيوتر

لایه  ATM

ATM  مخفف  Asynchronous Transfer Mode ؛ حالت انتقال ناهمزمان،

نوعی تکنولوژی است که قابلیت انتقال بلادرنگ دارد، صدا، تصویر و ترافیک رله قابی رادر شبکه های کامپیوتری فراهم می کند. واحد اصلی انتقال در این روش بسته ای ۵۳ بایتی با طول ثابت است که از ۵بایت جهت اعمال کنترلی واز ۴۸بایت باقیمانده برای انتقال داده استفاده می شود. لایه ای که با عنوان میانجی بین لایه های سطح بالا و پایین عمل کرده وانواع مختلف داده (از جمله صدا، تصویر و قاب داده ها) را به داده های۴۸ بایتی موردنیاز ATM تبدیل می کند،  ATM Adaptation Layer یا AAL نامیده می شود.

این پروتکول یک تکنولوژی جدیدی است که تحولی از پژوهش های آزمایشگاهی گرفته تا مسائل بازرگانی و تجاری، ایجاد کرده است و سازگاری با فیبر نوری و همچنین با CAT 5 دارد و قابلیت ارتقاء دادن به سرعتهای بالاتر نیز می باشد و در آینده بیشتر در دسترس مهندسان خواهد بود و قیمت آن نیز بیشتر از پیش نزول خواهد کرد.

شبکه‌های ATM

در اینجا سعی شده است معرفی مختصر و سریعی از شبکه‌های سریع ATM به عمل آید. از آنجا که ATM به عنوان بستر شبکه مخابراتی جهت ارزیابی کارایی استفاده شده است، بحث حول تمامی جزئیات آن در اینجا ضروری به نظر نمی‌رسد. لذا تنها بخش‌هایی از استاندارد ATM را با جزئیات بررسی خواهیم کرد که در بخش‌های آتی مقاله مورد نیاز است و در سایر مباحث تنها به اشاره‌ای مختصر بسنده خواهیم نمود.

1-2.شبکه‌های بسیار سریع

در اواخر قرن بیستم میلادی شبکه با رشد نمایی هم از لحاظ ابعاد و هم از لحاظ سرعت‌ها شاید بیشترین جهش تکنولوژیکی را در بین سایر تکنولوژی‌ها داشته است. این پیشرفت بسیار سریع به حدی بود که سرعت پیشرفت سخت‌افزار از سرعت پیشرفت نرم‌افزار و پروتکل‌ها گاهی پیشی گرفت.

تا قبل از مطرح شدن تکنولوژی‌های مخابراتی بسیار سریع امروزی، تجهیزات شبکه بخصوص سئویچ‌های میانی که بیشترین بار ترافیکی را تحمل می‌کنند می‌توانستند براحتی با قدرت پردازشی‌ای که تکنولوژی در آن زمان امکانپذیر می‌نمود در مدت زمان متناسب با تاخیرهای فیزیکی مخابراتی تمامی بار ورودی را پردازش کرده و الگوریتم‌های پیچیده‌ای را برای سیاست‌های مسیریابی خود اعمال نمایند. ولی با توجه به این که ظرفیت پردازشی پردازنده‌ها در مقابل سرعت‌های مخابراتی پیشرفت بسیار کند‌تری داشته امروزه امکان پردازش کامل اطلاعات در همه نقاط شبکه امکانپذیر نیست.

برای مقایسه ساده بین افزایش سرعت پردازنده‌ها و سرعت شبکه‌ها مشاهده می‌شود که در طی مدتی که سرعت پردازنده‌ها از MHz 100 به GHz 1 افزایش یافته است سرعت شبکه‌های محلی از MHz 10 ( Ethernet ) به GHz 1 ( شبکه‌های فیبر نوری )  افزایش یافته است که ده برابر بیشتر از روند افزایش سرعت پردازنده‌ها است.

بطور کلی در شبکه‌ها و پروتکل‌هایی که سرعت آنها مرز گیگاهرتز را می‌شکند اکنون دیگر پردازش پیچیده ترافیک شبکه امکان‌پذیر نمی‌باشد. نمونه‌هایی از این پروتکل‌ها :

شبکه‌های گسترده ( WAN )

o        (Broadband ISDN) B-ISDN)

o       SONET  (Synchronous Optical NETwork)

o    SMDS  (Switched Multi-Megabit Services)

·  شبکه‌های محلی ( LAN )

o       FDDI  (Fiber Distributed Data Interface)

o     IEEE 802.6 DQDB ( Distributed-Queue Dual-Bus) )

· معماری‌های ورودی - خروجی

o       ANSI Fiber Channel

o   HIPPI  (HIgh Performance Parallel Interface) )

ساختار شبکه ATM و مشخصات آن :

اجزاء شبکه ATM عبارتند از : کارت شبکه ATM ، سوئيچ ATM ( به منظور ارسال هر سلول به مقصدش) و يک نرم افزار.
مهمترين مزاياي ATM عبارتند از :
· پهناي باندي دارد که اندازه آن وابسته به نياز کاربر است.
· سرويس ارتباط گرا (Connection Oriented ) دارد.
· سوئيچهاي ATM از مالتي پلکس کردن آماري استفاده مي کنند.
· سرويس هايي با کيفيت بالا ارائه مي دهد.
· از رسانه انتقال متفاوت مثل کابل نوري يا UTP پشتيباني مي کند.
· حجم وسيعي از اطلاعات را مديريت مي کنند.
· اين فن آوري با شبکه هاي LAN و WAN فعلي کار مي کند و از پروتکلهاي متداول اخير مثل TCP/IP پشتيباني مي کند.
· و بالاخره از مهمترين و بارزترين مزاياي شبکه ATM که باعث جلب توجه به آن شده است سرعت بسيار بالاي آن است که از مرز کيلو و مگابيت در ثانيه فراتر رفته و در حد گيگا بيت در ثانيه است. اما در کنار اين مزايا يک عيب نيز وجود دارد و آن پرهزينه بودن تجهيزات و مشکل بودن پياده سازي و نصب اين نوع شبکه و نيز عدم سازگاري آن با تجهيزات فعلي مخابرات کنوني به دليل مدرن بودن اين نوع شبکه است.
بطور کلي مي توان گفت که ساختار شبکه ATM از سه قسمت عمده تشکيل شده است :
الف- دستگاههاي واسط خاصي بنام Switch of ATM که کاملاً ديجيتالي پيشرفته اند.
ب- کابل فيبر نوري که به عنوان رسانه انتقال ديتا عمل مي کند.
ج- مجموعه اي از کامپيوترها در شبکه ATM يا به عبارت کلي End Point ها.
در اينجا منظور از End Point ، در واقع جايي است که کاربران با آن سروکار دارند و از آن نقطه به شبکه متصل مي شوند مانند رايانه و ...
براي پياده سازي شبکه ATM و ارتباط آن باساير شبکه ها از دستگاههايي بنام Gateway استفاده مي شود که پروتکل ها و سخت افزار هاي مختلف را بهم تبديل مي کند مثلاً براي اتصال يک PC به يک رايانه Mainframe که داراي سخت افزار مختلف اند از اين دستگاه استفاده مي شود به خاطر پرهزينه بودن اين نوع از شبکه و گران بودن سخت افزار آن معمولاً به کمک نرم افزارهاي شبيه ساز ابتدا آن را تست و امتحان کرده و بعد به صورت واقعي آن را پياده سازي مي کنند.
مشخصات ATM به شرح زيراند:
· سوئيچينگ سلول (Cell Switching) : يک سلول حامل اطلاعاتي در مورد مسيريابي جهت انتقال داده ها مي باشد. سوئيچ اين اطلاعات را خوانده و مسير مناسب را انتخاب مي کند.
· انتقال ارتباط گرا( Connection_Oriented transmission) : بدين معني است که قبل از مبادله داده ها بين دو ايستگاه بايد بين آن دو ارتباط برقرار شود.
· اندازه سلول (Cell Size ) : اندازه سلول همواره ثابت بوده و برابر 53 بايت است.5بايت آن به عنوان يا Header تعلق دارد و 48 بايت ديگر به PayLoad متعلق است.
· تأخير (Delay ) : تأخير بين ارسال و دريافت بسيار کوتاه است.
· سوئيچينگ (Switching) : عمل سوئيچينگ با سرعت بسيار زيادي انجام مي شود.

مد انتقال آسنكرون يا ATM نسل بعدي فن آوري شبكه است كه سرعت مبادله اطلاعات را افزايش خواهد داد.با اين فن آوري اطلاعات با حجم بسيار وسيع تري مبادله خواهد شد. براي مثال صوت
داده ها، تصاوير، CAT Scans ، تصاوير MBR و كنفرانس ويدئويي.
اين فن آوري شبكه هاي خصوصي و عمومي را پشتيباني خواهد كرد و صوت، ويئو و داده ها در مداري به طور مشترك مبادله خواهند شد. ATM پهناي باند را بر حسب نياز نوع اطلاعاتي كه مي خواهد از طريق آن مبادله شود ارائه مي كند. سرعت تبادل اطلاعات از 1.5 Mbps تا 2Gbps مي باشد.انواع مختلف شبكه ها، از LAN گرفته تا WAN واز backbone تا Desktop مي توانند با استفاده از فن آوري ATM به يكديگر مرتبط شوند. علاوه بر اين ATM يك پرتوكل انتقال براي B-ISDN مي باشد.
سوئيچ هاي ATM دو نوع ارتباط ارائه مي نمايند كه عبارتند از : 1- ارتباط سويچ و يا ارتباط شبكه به شبكه كه NNI ناميده مي شود. 2- ارتباط سويچ به كاربر كه UNI ناميده مي شود.
اجزاء شبكه ATM ومشخصات آن
(اجزاء شبكه ATM عبارتند از : كارت شبكه ATM، سويچ ATM (به منظور ارسال هر سلول به مقصدش ) و يك نرم افزار.
مهمترين مزاياي ATM عبارتند از :
• پهناي باندي دارد كه اندازة آن وابسته به نياز كاربر است.
• سرويس ارتباط گرا (Connection – oriented) دارد.
• سويچ هاي ATM از مولتي پلكس كردن آماري استفاده مي كنند.
• سرويس هايي با كيفيت بالا ارائه مي دهد.
• از رسانه هاي انتقال متفاوت مثل كابل فيبرنوري يا UTP پشتيباني مي كند.
• حجم وسيعي از اطلاعات را مديريت مي كنند.
• اين فن آوري با شبكه هاي WAN, LAN فعلي كار مي كند و از پرتوكل هاي متداول اخير مثل TCP/IP پشتيباني مي كند.
مشخصات ATM به شرح زيراند:
سويچينگ سلول (Cell Switching) : يك سلول حامل اطلاعاتي در مورد مسيريابي جهت انتقال داده ها سلول مي باشد سويچ اين اطلاعات را خوانده و مسير مناسب را انتخاب مي كند.
انتقال ارتباط گرا (connection – oriented transmission) : بدين معني است كه قبل از مبادله داده ها بين دو ايستگاه بايد بين آن دو ارتباط برقرار شود.
اندازه سلول (Cell Size) : اندازه سلول همواره ثابت بوده و برابر 53 بايت است. 5 بايت آن به عنوان (header) تعلق دارد و 48 بايت ديگر به payload متعلق است.
تذخير (Delay) : تأخير بين ارسال و دريافت بسيار كوتاه است.
سوچينگ (Switching) : عمل سوچينگ با سرعت بسياري زيادي انجام مي شود.

1-3.ATM چیست و در چه رده‌ای قرار دارد ؟

ATM یک استاندارد برای شبکه‌های سریع است که یک قالب برای ایجاد شبکه‌های سریع با استفاده از پروتکل‌های مخابراتی سریع و متنوع به عنوان پروتکل لایه فیزیکی ارایه می‌کند. این قالب بسیار انعطاف‌پذیر و قوی بوده و قابلیت ارایه سرویس‌های متنوعی از لحاظ کیفیت سرویس را دارا می‌باشد.

این قالب مبتنی بر ارسال اطلاعات بصورت سلول‌های بسیار کوچک اطلاعاتی ( بسته‌های کوچک با ابعاد ثابت) بر روی مسیرهای داده‌ای از قبل ایجاد شده ( Connection Oriented ) می‌باشد.

ابعاد کوچک و ثابت سلول‌ها بافر کردن جداگانه سلول بدون پردازش آن‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد. همچنین با توجه به این که مسیرها قبل از ارسال ایجاد می‌شوند، نیازی به اعمال الگوریتم‌های پیچیده مسیریابی برای تک تک بسته‌های اطلاعاتی وجود ندارد و مسیریاب‌های شبکه در حین ارسال اطلاعات ( پس از ایجاد مسیر ) عملا تبدیل به سوئیچ‌های ساده Forward &  Store  می‌شوند که نیازمند حداقل قدرت پردازشی هستند.

1-4. مشخصه‌های فنی ATM

ATM دارای مشخصه‌های فنی‌ای است که باید در تمام شبکه‌های مبتنی بر ATM رعایت شده و تضمین شوند:

.      مبتنی بر سئویچینگ بسته‌ها است.

.      بسته‌های اطلاعات با طول ثابت 53 بایت، شامل 48 بایت داده و 5 بایت سرآیند که بخاطر ثابت بودن طولشان سلول نامیده می‌شوند.

·        سرعت مخابره بالا و تاخیر بسیار کم در رئوس میانی شبکه.

·        سلول‌ها به همان ترتیب ارسال به مقصد می‌رسند.

·        امکان استفاده از سرعت‌های مختلف، حتی اتصال با سرعت متغییر در شبکه.

·        انتقال ناهمگام مبتنی بر ایجاد مسیر (Connection Oriented ).

·        استفاده از کانال‌های مجازی برای ارتباط.

·        حذف قابلیت بررسی و تصحیح خطا و انتقال این وظایف به لایه‌های بالاتر.

·        تقسیم ترافیک بر اساس مشخصه‌های مختلف کیفیت سرویس.

1-5 .سلول ATM و سرآیند آن

سلول‌های ATM همانطور که در مشخصه‌های فنی ذکر شد دارای طول ثابت 53 بایت هستند که 48 بایت آن به داده‌ها و 5 بایت دیگر به سرآیند آن اختصاص یافته است. علت انتخاب طول کوچک برای سلول راحتی پردازش و تاخیر بسیار کم آن است و علت انتخاب عدد 48 برای این است که متخصصان آمریکا طول 32 و متخصصان اروپا طول 64 را پیشنهاد کرده بودند که در نهایت در هنگام تایین استاندار میانگین این دو پیشنهاد یعنی 48 انتخاب شد.

سرآیند ATM در داخل شبکه و بین سوئیچ‌های شبکه در قالب  Network Node) Interface ) NNI و بین خادم و شبکه با تغییر جزیی در قالب  User to) Network Interface ) UNI می‌باشد.

·  VPI و VCI که در بخش‌های آتی توضیح داده خواهند شد برای شناسایی مسیر مجازی ایجاد شده بین مبدا و مقصد بکار رفته و تنها مولفه‌‌های آدرس یابی و شناسایی برای سلول هستند.

PT ( Payload Type) ) و ( Congestion Loss Priority )  CLP برای شناسایی و اعمال کیفیت سرویس.

·   ( HEC ( Header Error Control ) برای شناسایی اشتباهات احتمالی در سرآیند سلول و در صورت امکان، رفع آن. دقت کنید که این تصحیح خطا شامل داده‌های درون سلول نمی‌شود و تصحیح خطای در حوزه داده‌ها در صورت نیاز به لایه بالاتر محول شده است.

1-6.لایه‌های مدل ATM

همانطور که گفته شد مدل ATM یک قالب را تعریف می‌کند که در داخل این قالب می‌توان از پروتکل‌های مختلی در لایه‌های مختلف استفاده کرد. بنابراین ATM یک مدل لایه‌ای نیز ارایه می‌کند که با اندکی تغییرات در نام و وظیفه‌مندی لایه‌ها هم پایه با مدل OSI است.

سه لایه پایینی مدل را قالب ATM همانطور که توضیح داده ‌خواهد شد، توصیف می‌کند و لایه‌ها بالاتر را پروتکل‌های مختلف سطوح کاربردی تشکیل می‌دهند.

1-6-1.لایه فیزیکی

لایه فیزیکی ATM می‌تواند از پروتکل‌های متنوع مخابره اطلاعات استفاده کرده و محدوده وسیعی از سرعت‌های مخابره از چند کیلوبیت بر ثانیه تا چند گیگابیت بر ثانیه را تامین کند. وظیفه تصحیح اولیه خطا در سرآیند سلول‌‌ها نیز بر عهده این لایه است.

1-6-2.لایه ATM

لایه ATM با توصیف داده در قالب سلول‌های 53 بایتی با طول ثابت در کنار تحویل گرفتن سلول‌ها از لایه تطبیق و ارسال آنها از طریق لایه فیزیکی، وظیفه‌مندی‌های مختلفی را بشرح زیر عهده‌دار است:

·        آدرس‌یابی سلول‌های

·        سوئیچینگ و ارجاع سلول‌ها بر اساس آدرس‌یابی انجام شده

·        تضمین ترتیب صحیح رسیدن سلول‌ها به مقصد

·        کنترل ترافیک و مقابله با گرفتگی در شبکه

·    در نقاط داخلی شبکه دارای وظیفه اصلی سوئیچینگ و در نقاط اتصال شبکه به کاربران وظیفه انتقال داده‌های بین دو لایه تطبیق را در مبدا و مقصد بر عهده دارد.

1-6-3.لایه تطبیق

این لایه وظیفه ارایه سرویس‌های مختلف ارتباطی با مشخصه‌های بسیار متنوع و تضمین کیفیت سرویس‌ها را بر عهده دارد. چگونگی تقسیم داده به سلول‌ها و نحوه برخورد با سلول‌های گم‌شده و خطادار در شبکه وابسته

به پارامتر‌های سرویس می‌باشد. برای مثال در سرویس‌های چندرسانه‌ای همزمان نیازی به تکرار داده‌‌های مخدوش نیست، زیرا تاخیر مجاز بسیار کم می‌باشد.

تکنولوژی قابل اطمینان

استفاده از تکنولوژی ATM در Sky Fiber ، بعنوان یکی از مهمترین عوامل پیشرفت شبکه های کامپیوتری،ارتباطات پرسرعت ماهواره ای و بیسیم و شبکه شهری در قرن بیست و یکم  ، به تنهایی می تواند عاملی برای انتخاب و اطمینان به عملکرد عالی این راهکار ارتباطی محسوب شود.

قابلیت اطمینان بالا

backbone شبکه بیسیم Sky Fiber با استفاده از خطوط انتقال مایکرو ویو در فرکانسهای2.5GHz ، 3.5GHz و 23GHz پشتیبان مطمئنی برای ارائه خدمات ارتباطی بیسیم در سطح شهر تهران فراهم آورده است.

امنیت تضمین شده

استفاده از VPN در لایه شماره سه و VLAN در لایه شماره دو شبکه، تضمین می کند که فریمهای اطلاعاتی به محض ورود به شبکه Sky Fiber به بسته های غیر قابل نفوذ تبدیل شده و عملاً امکان دسترسی به محتوای آنها برای هیچ کس بجز گیرنده امکان پذیر نخواهد بود.

پهنای باند کاملاً اختصاصی

پهنای باندی که برای هر مشترک Sky Fiber در نظر گرفته شده است، بصورت کاملاً اختصاصی محاسبه و تخصیص داده می شود و مشترک می تواند در تمام ساعات شبانه روز از حداکثر آن استفاده نماید.

ظرفیت بالا

خدمات Sky Fiber در حال حاضر برای هر لینک ارتباطی از سرعت 64Kbps تا 10Mbps ارائه میشود، لذا مشترک می تواند بدون آنکه نگران محدودیت های آینده برای ارتقاء سرویس باشد، با تواجه به برنامه های گسترش فعالیت های خود و مسائل اقتصادی از این خدمات استفاده نماید.سازگار با شبکه موجود شما : به راحتی نصب یک دستگاه plug-and-play می توانید شبکه حال حاضر خود را به اینترنت یا شبکه دیگری در آنسوی شهر متصل نمایید. Sky Fiber به شما این امکان را میدهد تا بدون داشتن نگرانی از اینکه شبکه کنونی شما با چه تکنولوژی کار می کند، ارتباط آنرا با اینترنت یا دیگر شبکه ها برقرار نمایید. در واقع اگر به موضوع ساده نگاه کنیم Sky Fiber به شما این امکان را میدهد تا در مدت چند ساعت بصورت مجازی یک کابل Ethernet (یا یک خطE1) از یک ساختمان به سمت ساختمان دیگری در قسمت دیگر شهر برقرار کنید.

کاهش هزینه راه اندازی

گروه شرکتهای داتک با سرمایه گذاری بر روی بستر مخابراتی بیسیم Sky Fiber در سطح شهر تهران، قسمت اعظم هزینه برقراری ارتباطات نقطه به نقطه (P2P) یا نقطه به چند نقطه (P2M) را برای شما انجام داده است. بنابراین برای شما تنها لازم است تا هزینه برقراری ارتباط محلی به این شبکه را متقبل شوید. نیاز به ارتباط شبکه‌ها با یکدیگر، تکنولوژی‌های متفاوتی جهت مدلهای مختلف ارتباط بین شبکه‌ای مطرح گردیده است که هر یک دارای محدودیتهائی از قبیل: نوع داده ارسالی پهنای باند و ... می‌باشند. یکی از تکنولوژی‌هایی که تحولی در مدل ارتباط بین شبکه‌ای ایجاد کرده است ، نسل جدید سلول سوئیچینگ و حالت انتقال ناهم‌زمان (ATM) است که بعنوان راه حل کلیه مشکلات ارتباط بین شبکه‌ای مطرح گردیده است .

ATM یکی از روشهای سریع Packed switching است که ارسال انواع داده‌ها را از قبیل داده‌های کامپیوتری گسسته و داده‌های تصویری امکان‌پذیر می‌سازد. همچنین به لحاظ ویژگیهای خاص خود از جمله انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری از جایگاه ویژه‌ای برخوردار بوده به عنوان تکنولوژی آینده برگزیده شده است .

ارتباط شبکه های اینترنت و ATM

در حالی که اینترنت از وقایع اخیر دنیای ارتباطات بوده و با گسترش روز افزون خود جهان را در می نوردد ، فراهم کنندگان خدمات همچنان اذعان دارند که در حال حاضر تکمیلترین شبکه ای که می تواند برای مدیریت پهنای باند قابل انعطاف و پشتیبانی دسته های خدماتی مختلف ، با نیازمندی های کیفیت سرویس متفاوت به کار رود تکنولوژی شبکه ATM است . از سوی دیگر به خاطر محبوبیت و فراگیر شدن اینترنت ، مؤفقیت ATM نیز به عنوان یک تکنولوژی شبکه داده به مقدار زیادی به پشتیبانی پروتکل IP و توانایی عبور ترافیک IP بستگی دارد . این الزام دو سویه باعث گردیده است که ارتباطات دوربرد تغییری آزمایشی را تجربه نماید . تغییری که باعث می شود ATM براحتی در هسته شبکه قرار گیرد و از پروتکل IP در دستیابی به

شبکه استفاده گردد . این دیدگاه الزام فراهم آوردن تکنیک ها و روش هایی برای شبکه بندی شبکه های ATM و اینترنت و اجرای پروتکل IP روی شبکه های ATM را ایجاد می نماید . در این پروژه از روش CLASSICAL IP OVER ATM پیشنهاد شده توسط گروه کار مهندسی اینترنت برای اجرای کاربردهای IP روی شبکه های مبتنی بر ATM استفاده گردیده است . در ابتدا این شبکه شبیه سازی گردید و پس از آن به بررسی کیفیت انتقال ترافیک داده در این شبکه و نیز تأثیر پارامترهای مختلف شبکه از جمله تعدادمیزبانهای IP متصل به شبکه ، طول بافر سوئیچ ATM متصل به منابع IP و طول متوسط بسته IPتولیدی در ایشتگاهها ، بر روی پارامترهای انتقال ترافیک داده از جمله پارامترهای تضمین کیفیت خدمات که از ویژگیهای مهم شبکه ATM می باشد پرداخته ایم

پس از آن سیاستهای مختلف دوراندازی سلول در سوئیچ ATM تحت سرویس UBR در شبکه شبیه سازی شده تست شده و نتیجه با سرویس ABR مقایسه گردیده است . در این زمینه یک روش پیشنهادی نیز برای رسیدن به کارآیی بالاتر در شبکه پیاده سازی شده است .

لازم به ذکر است نرم افزار ویژوالی نیز برای شبیه سازی شبکه اینترنت تهیه گردیده است.

اینترنت بی سیم

راهکاری است منطبق بر استانداردهای Wireless ATM که می تواند بعنوان جایگزین خطوط پرسرعت مبتنی بر کابل در برقراری ارتباطات پرسرعت استفاده شود. این راهکار ارتباطی به شما اجازه می دهد تا با انعطاف پذیری بسیار زیاد حتی بدون نیاز به داشتن دید مستقیم، گره های شبکه را در کمترین زمان ممکن بصورت بیسیم به یکدیگر متصل نمایید.
کارایی زیاد، هزینه های اجرایی پایین و دیگر خصوصیات ممتاز این تکنولوژی باعث شده است تا استفاده از آن محدود به سازمانهای و شرکت های بزرگ نباشد، بطوریکه امروزه از این تکنولوژی با توجه به نداشتن حساسیت به شرایط جغرافیایی، برای ارائه خدمات ارتباطی در شهر و روستا به کاربران خانگی نیز استفاده میشود. این تکنولوژی پس از سالها تجربه انتقال اطلاعات بصورت بیسیم برای رسیدن به اهدافی کاملآ مشخص طراحی و ساخته شده است که در زیر به بررسی ویژگیهای آن می پردازیم.

همايش ATM
همايش ATM در سال 1991 با مشاركت چهار شركت عرضه كنندة شبكه و كامپيوتر تشكيل شد.
امروزه همايش ATM بيش از 1000 عضو دارد. اين همايش تعاريف، مشخصات و ويژگي هاي فن آوري ATM را به رشته تحرير در مي آورد سپس آن را به منظور تأييد به ITU تقديم مي كند. سازمان استاندارد ITU- 1 با همايش ATM همكاري بسيار نزديكي دارد.
انواع ارتباطات ATM
ATM دو نوع ارتباط را پيشنهاد مي كند:
1- ارتباط مجازي دائمي يا (permanent virtual connection) PVC
تنظيم و قطع ارتباط PVC توسط مدير شبكه بطور دستي انجام مي شود. مجموعه اي از سويچ هاي شبكه بين منبع و مقصد در ATM با ارزش هاي از قبل تعيين شده براي VCI/VPI برنامه ريزي شده اند. مبادله اطلاعات در اين روش برقراري ارتباط ، قابل اعتماد است.
2-ارتباط مدار مجازي سويچ شدهSVC (Switched Vitual Cricuit)
SVC ارتباطي است كه توسط يك پرتوكل ATM signaling بطور اتوماتيك تنظيم مي شود. SVC نسبت به PVC كاربرد بيشتري دارد زيرا به تنظيم دستي نياز ندارد. اما از درجة اعتماد كمتري نسبت به PVC برخوردار است.
شناسه هاي ارتباطي (connection identifiers)
دو شناسة ارتباطي در عنوان (header) يك سلول ATM وجود دارد كه عبارتند از :
(Virtual Path Indentifiers) VPI و VCI , VPI . (Vitual Chanael Idenifrers) به منظور مسيريابي و شناسايي
سلول ها مورد استفاده قرار مي گيرند. VCI , VPI بيانگر آدرس مقصد نيستند بلكه بيان كننده ارتباطي هستند كه به مقصد مورد نظر منتهي مي شود. يك VPI ممكن است شامل چندين VCI باشد.

نحوه عملكرد سويچ ATM
يك سويچ ATM مي تواند با سرعت فوق العاده بالايي سلول ها را پردازش كند وظايف سويچ ATM عبارتند از :
1-يك سلول از پورت ورودي دريافت مي شود. سرايند VPI/VCI آن بررسي شده تا پورت خروجي جهت ارسال آن سلول به آن پورت تعيين شود.
2-فيلدهاي VPI/VCI با ارزش هاي جديدي براي پورت خروجي اصلاح شده و تغيير مي پذيرند.
3-كنترل خطا در HEC به منظور خطايابي و اصلاح فيلد سرآيند (header) هر سلول مورداستفاده قرار
مي گيرد. اگر HEC نتواند خطا را اصلاح كند، در اين صورت سويچ ATM آن سلول را حذف خواهد كرد.
4-هر سويچ بايد، از سويچينگ سلول با سرعت حداقل يك ميليون سلول در ثانيه پشتيباني كند.
مشخصات سويچ (ATM Swich characteristics)
سويچ هاي ATM بايد داراي ويژگي هاي زير باشند :
• بافري با ظرفيت كافي براي ذخيره كردن سلول هاي و جدول مسيريابي داشته باشند.
• جهت انتقال سلولهاي ورودي به پورت هاي خروجي سرعت كافي داشته باشند.
• داراي 16 تا 32 پورت ورودي و خروجي باشند.
• از انواع مختلف AAL پشتيباني كنند.
• PVC و SVC را شتيباني كنند.
• از ارتباطات يك نقطه به چند نقطه (point – to – multipoint) پشتيباني كنند.
• به عنوان حامي براي كنترل تراكم عمل كنند (قادر به حل مشكل تراكم باشند).
معماري سويچ ATM
مهمترين جزء شبكة ATM سويچ آن مي باشد كه بايد بتواند بيليونها سلول را در هر ثانيه پردازش كند. SPM بصورت پويا پهناي باند را به كانال ورودي فعال اختصاص مي دهد.
وظيفه پردازشگر كنترل (Control processor) عبارتست از : كنترل بافرهاي ورودي / خروجي و تغيير و اصلاح مداوم (Update) جدول مسيريابي سويچ در هر لحظه . چند معماري مختلف براي سويچ هاي ATM وجود دارد، براي مثال معماري Delta switch martix و معماري Banyan switch martix.
بلوكه شدن سويچ ATM
يك سويچ ATM با دو نوع تراكم ترافيك يا بلوكه شدن مواجه خواهد شد كه عبارتند از :
head of the blocking و fabric blocking .
fabric blocking : اين نوع بلوكه شدن هنگامي رخ مي دهد كه يك پورت خروجي داراي تراكم ترافيك است و يك سلول در پورت ورودي در حال انتظار است. سويچ بايد بعضي از سلول ها را در پورت خروجي حذف كند. بعضي سويچ ها سلول ها را بطور تصادفي حذف مي كنند و كلية ايستگاهها بايد اين سلول ها را مجدداً ارسال كنند. بعضي سويچ ها نيز داراي سيستم هاي هوشمند مي باشند كه سلول هاي متعلق به يك منبع خاص را حذف مي كنند.
تنظيم ارتباطات ATM از طريق ATM signaling
ATM signaling توسط يك كاربر پاياني كه مي خواهد از طريق شبكه ATM با يك مقصد ارتباط برقرار كند، شروع مي شود. بستة signaling از طريق شبكه و از سويچي به سويچ ديگر با VPI=0 و VCI=5 ارسال مي شود. در حالي كه در اين فرايند شناسه هاي ارتباطي براي هر سوئيچ تنظيم مي شوند تا بستة موردنظر به نقطه برسد.شبكه ATM سپس با كاربر پاياني ATM ارتباطي را برقرار خواهد كرد.
فرمت سلول ATM
ATM در سرعت هاي بالا از فن آوري VLSI براي سگمنت كردن داده ها به منظور تبديل آنها به سلول استفاده مي كند. هر سلول شامل 53 بايت مي باشد كه 5 بايت آن به عنوان (header) اختصاص دارد و 48 بايت ديگر به payload تعلق مي گيرد.
ATM دو نوع فرمت براي عنوان (header) تعريف مي كند. يكي براي عنوان سلول UNI و ديگري براي عنوان سلول NNI.
عنوان سلول UNI (UNI cell Header)
عنوان سلول UNI چگونگي برقراري ارتباط بين ايستگاه هاي پاياني ATM (ايستگاه هاي كاري يا
مسيرياب ها) و سويچ هاي ATM را تعيين مي كند.
فيلدهاي عنوان سلول UNI در زير تشريح شده اند:
فيلد (Generic Flow Control) GFC : اين فيلد از 4 بيت تشكيل شده و مي تواند مهيا كنندة وظايف محلي باشد. براي نمونه GFC مشخص مي كند كه چند ايستگاه از يك رابط ATM منفرد بطور اشتراكي استفاده
مي كنند.
فيلد (Virtual Path Identifier) VPI :
اين فيلد از 8 بيت تشكيل شده و به همراه VCI براي تعيين مقصد بعدي يك سلول هنگام عبور از مجموعه اي از سويچ هاي ATM بكار مي رود.
فيلد (Virtual Channel Idenifier) VCI : اين فيلد از 16 بيت تشكيل شده است و به همراه VPI براي تعيين مقصد بعدي يك سلول هنگام عبور از مجموعه اي از سويچ هاي ATM به كار مي رود.
فيلد (Payload Type) PT :
اين فيلد از 3 بيت تشكيل شده است: اولين بيت تعيين مي كند كه آيا Payload شامل اطلاعات است يا شامل داده هاي كنترلي. بيت دوم نشان دهندة تراكم ترافيك مي باشد و بيت سوم نشان مي دهد كه آيا اين سلول آخرين سلول از مجموعه سلول هايي است كه بيانگر فريم AAL5 هستند يا خير؟
فيلد (Congestion Loss Priority) CLP :
اين فيلد تك بيتي نشان مي دهد كه اگر سلولي با تراكم ترافيك روبرو شود بايد حذف گردد. اين بيت براي افزايش كيفيت سرويس يا QOS (Quality Of Service) بكار
مي رود.
فيلد (Header Error Control) HEC :
اين بيت شامل 8 بيت است كه ارزش هاي بيتي دو عنوان (header) را به منظور خطايابي با يكديگر جمع مي كند. اين يك فيلد CRC هشت بيتي است كه مي تواند كليه خطاهاي منفرد در بيت ها را تعيين و اصلاح كند.
عنوان سلول (NNI Cell Header) NNI
رابطه شبكه به شبكه يا NNI چگونگي برقراري ارتباط بين سوئيچ هاي ATM را تعيين مي كند.اندازة فيلد VPI برابر با 12 بيت است، بنابراين به سوئيچ هاي ATM اجازه مي دهد كه مقادير بزرگتري را به VPI واگذار كنند.
پرتوكل ATM
نقاط پاياني ATM شامل سه لايه هستند كه اين لايه ها عبارتند از : لايه AAL ، لايه ATM و لايه فيزيكي. هر سوئيچ ATM شامل يك لايه ATM و يك لايه فيزيكي مي باشد . لايه AAL و لايه ATM و لايه فيزيكي به زير لايه هايي تقسيم مي شوند.
وظايف لايه فيزيكي
للايه فيزيكي به دو زير لايه تقسيم مي شود كه عبارتند از : (Transmission Convergence ) TC , (physical Medium Dependent) PMD
وظايف زير لايه PMD
اين زير لايه ارائه كننده انتقال بيتي ، روش كددهي . تبديل سيگنال هاي نوري و الكتريكي و تعيين زمان دهي بيتي يا bit timing (يعني توليد سيگنال هايي مناسب براي رسانه انتقال ) مي باشد.
بسياري از فن آوري هاي شبكه هاي محلي مانند اترنت و Token Ring ، تعيين كننده رسانه هاي انتقال خاصي براي خود هستند. رسانه انتقال ATM مي تواند كابل فيبر نوري ، كابل كواكسيال و كابل زوج سيم به هم تابيده باشد.
همايش ATM انواع مختلفي از رسانه ها را به عنوان رسانه انتقال براي ATM تعريف كرده است.
مثل SONET كه از كابل هاي SMF , MMF استفاده مي كند. كابل (Multimode Fiber) MMF همان روش كد دهي 4B/5B كه در FDDI و كابل زوج به هم تابيده بكار مي رود، استفاده مي كند.
زيرلايه TC (Transmission Convergence Sublayer)
وظايف زير لاية TC عبارتند از :
• استخراج و دريافت سلول ها از لاية فيزيكي.
• اعمال فرايند Cell delineation – Scrambling روي سلول قبل از ارسال و اعمال فرايند descrambling روي سلول پس از ارسال.
• زير لايه TC يك سلول را از لايه فيزيكي دريافت مي كند. عنوان HEC آن را محاسبه كرده، آنگاه با عنوان HEC سلول مقايسه مي نمايد. زير لايه TC نتيجه اين مقايسه را براي خطايابي در عنوان سلول مورد استفاده قرار مي دهد. اگر خطا قابل اصلاح نباشد، سلول حذف خواهد شد.
• زير لايه TC سلول از لايه ATM دريافت كرده و HEC آن را ايجاد مي كند، آنگاه اين HEC را به سلول اضافه خواهد كرد.
لايه(ATM layer)  ATM
لايه ATM وظايف زير را به عهده دارد :
• استخراج و توليد عنوان سلول : لايه ATM عنوان سلول ATM (بجز HEC ) را به سلول خروجي اضافه كرده، سپس عنوان سلول ورودي به ايستگاه پاياني را حذف مي كند.
• تبديل VPI/VCI : اين عمل توسط سوئيچ ATM انجام مي پذيرد. ارزش VPI/VCI سلول ورودي به ارزش جديد VPI/VCI ترجمه و تبديل مي شود و سپس سلول ارسال مي گردد.
• كنترل عمومي جريان : اين فرآيند در طرف كاربر (UNI) براي تعيين مقصد سلول دريافتي انجام مي شود.
• مولتي پلكس كردن و دي مولتي پلكس كردن سلول ها : اين فرآيند از طريق چند ارتباط مختلف درسوئيچ ATM انجام پذير است.
لايه (ALL ATM Adaptation Layer)
اين لايه يك بسته بزرگ دادة SDU را از لايه به بالاتر پذيرفته و سپس آن را به 48 بايت براي فيلد Payload سلول ATM تبديل مي كند. لايه AAL به گونه اي طراحي شده است كه مي تواند انعطاف پذيري بالايي داشته و قادر به اداره كردن هر نوع ترافيكي نيز باشد. لايه AAL به دو زير لايه تقسيم مي شود كه عبارتند از : زيرلايه CS و زير لايه SAR.
پس از آنكه توسط پرتوكل ATM signaling ارتباط تنظيم مي شود، زير لايه CS را به واحدهاي كوچكتري سگمنت ـ سگمنت كرده و يك عنوان (header) 18
و يا دنباله(1) (Trailer) را ـ با توجه به نوع AAL ـ‌به آن اضافه مي كند تا اندازه فيلد payload برابر با 48 بايت شود.
ATM مي تواند براي كاربردهاي گوناگوني مورداستفاده قرار گيرد. بنابراين انواع گوناگوني از AAL براي ارائه سرويس به لايه بالاتر يعني لايه كاربردي موردنياز است.AAL به چهار كلاس ترافيك تقسيم مي شود. لايه ATM چهار نوع پروتكل AAL ارائه مي كند. هر پروتكل ALL براي كاربرد خاصي مورداستفاده قرار مي گيرد و اين پروتكل ها به كلاس هاي D,C,B,A مشهورند.

ATM : حالت پروتکل انتقال ناهمگام
حالت انتقال ناهمگام (ATM) composes مجموعه پروتکل است که ایجاد مکانیزمی برای حمل تمام ترافیک بر روی یک جریان ثابت 53 بایت بسته (سلول). بسته با اندازه ثابت می تواند اطمینان حاصل شود که تعویض و تابع تسهیم می تواند به سرعت و به آسانی انجام شده است. ATM فن آوری اتصال گرا ، به عنوان مثال است ؛ دو سیستم بر روی شبکه باید تمام سوئیچ های متوسط ​​در مورد خدمات و پارامترهای ترافیک خود را به منظور برقراری ارتباط ، آگاه است.
مدل مرجع ATM ، که دو شکل دارد -- یکی برای رابط کاربر به شبکه (UNI) و دیگر برای رابط شبکه به گره (NNI) ، به سه لایه تقسیم می شود : لایه انطباق ATM (آل) لایه ATM ، و لایه فیزیکی است. آل رابط پروتکل های لایه بالاتر به لایه ATM ، که کلیدها و تقویت کننده سلول های ATM هر دو از لایه های بالایی به لایه ATM و بالعکس ، وقتی که اطلاعات رله از لایه های بالاتر ، بخش آل داده ها را به سلول های دستگاه های خودپرداز دریافت کرد. هنگامی که اطلاعات رله های دریافت شده از لایه ATM ، آل باید محموله را به یک فرمت لایه های بالاتر می تواند درک دوباره سوار کردن. این تقسیم بندی و Reassembly (SAR) نامیده می شود. AALs مختلف در حمایت از انواع مختلف از ترافیک و یا خدمات که انتظار می رود در شبکه های ATM مورد استفاده قرار گیرد ، تعریف شده است.
لایه ATM مسئول برای سلول های رله از آل به لایه فیزیکی را برای انتقال و از لایه فیزیکی را به آل برای استفاده در سیستم های پایان است ، آن را تعیین که در آن سلول های ورودی باید به بازنشانی فرستاده شناسه اتصال مربوطه و جلو سلول های پیوند بعدی ، و همچنین به عنوان بافر سلول ، و دسته توابع ترافیک های مختلف مدیریت از قبیل از دست دادن سلول اولویت مارک ، نشانه گرفتگی ، جریان عمومی و کنترل دسترسی است. همچنین نظارت بر نرخ انتقال و انطباق با قرارداد خدمات (ترافیک پلیس).
لایه فیزیکی از دستگاه خودپرداز تعریف زمان بیت و ویژگی های دیگری برای رمزگذاری و رمزگشایی داده ها را به شکل موج برق مناسب / نوری برای انتقال و دریافت را بر روی رسانه های خاص فیزیکی استفاده می شود. علاوه بر این ، آن را نیز فراهم می کند قاب تابع انطباق ، که شامل شرح سلول ، هدر خطا چک (HEC) تولید و پردازش ، نظارت بر عملکرد ، و تطبیق نرخ اجناس مقرون بصرفه برای حمل و نقل حمل و نقل فرمت های مختلف مورد استفاده در این لایه است. SONET ، DS3 ، فیبر ، پیچیده جفت رسانه های چند اغلب در لایه فیزیکی استفاده می شود. شبکه ی مانیتورنگ و عیب یابی آسان برای استفاده از ابزار با ویژگی های جامع در کسری از هزینه دیگران است.

Protocol Structure - ATM: Asynchronous Transfer Mode Protocol

ATM Cell Format:

• Header — (5 Bytes) Generic flow control, VPI/VCI, and other control header.
• IE — (48 Bytes) Cell Payload.

Physical Layer Specification – Private UNI:

Physical Layer Specification – Public UNI:

حالت انتقال ناهمگام

حالت انتقال ناهمگام (آسنکرون) یا ATM که مخفف Asynchronous Transfer Mode می‌باشد به پالس‌های ساعت وابستگی نداشته و در رده شبکه‌های اتصال گرا تقسیم بندی می‌شود. در این مدل جهت برقراری اتصال در آغاز بسته‌ای به سوی مقصد ارسال می‌شود، این بسته مسیر خود را بین مسیریاب‌های مختلف پیدا کرده و مدار مجازی را تشکیل می‌دهد. این اتصال که از این به بعد آنرا می‌توان اتصال فیزیکی در نظر گرفت. هر یک از این اتصال‌ها دارای یک شماره شناسایی است.

در این مدل اطلاعات به صورت بسته‌های ۵۳ بایتی(سلول) ارسال می‌گردد. این بسته‌ها از دو بخش سرآیند و داده‌های کاربر تشکیل شده‌اند. در بخش سرایند که ۵ بایت است اطلاعاتی همچون شماره شناسایی اتصال ذخیره می‌گردد. ATMها سرعت بالایی دارند، بسته‌ها را در یک مسیر و به ترتیب ارسال می‌کنند و از آنجایی که بسته‌ها کوچک اند، کیفیت هم بالا است. این مدل شباهت‌هایی به شبکه‌های گسترده دارد و دارای پهنای باندی حدود ۶۲۲-Mbps است. مدل مرجع ATM که برخلاف مدل مرجع OSI و مدل مرجع TCP/IP، مدلی سه بعدی است، دارای سه لایه‌است:

لایه فیزیکی

لایه ATM

لایه انطباق ATM

صفحه کاربر با انتقال داده، کنترل جریان، تصحیح خطا، و دیگر عملکردهای کاربر سروکار دارد. صفحهٔ کنترل مدیریت اتصال را برعهده دارد. وظیفه صفحه‌های مدیریت لایه و صفحه، مدیریت منابع سیستم و هماهنگ کردن لایه‌های بینابینی است.

لایه فیزیکی

این لایه معادل لایه فیزیکی در مدل‌های OSI و TCP/IP می‌باشد. لایه فیزیکی در این مدل خود به دو زیر لایه تقسیم می‌شود:

زیر لایه فیزیکی(PMD): که مستقیما به کابل شبکه وصل شده و با توجه به رسانه انتقال متفاوت است. این زیر لایه وظایف زیر را دارد:

ارسال و دریافت بیت‌ها

زمان بندی بیت‌ها

مهیا نمودن امکان دسترسی فیزیکی

زیرلایه همگرایی انتقال(TC): این زیر لایه که معادل لایه پیوند داده‌ها در مدل مرجع OSI می‌باشد، عهده دار وظایف زیر است.

ایزوله کردن سرعت سلول

تولید مجموع تطبیقی

تولید سلول یا بسته‌های ۵۳ بایتی

بسته بندی و باز کردن بسته‌ها

تولید فریم

لایه ATM

در این لایه وظایف حیاتی سیستم رخ می‌دهد. این لایه معادل بخشی از فعالیت‌های دو و سه در مدل مرجع OSI است.

کنترل جریان

تولید سرآیند سلول و مدار مجازی

مدیریت مسیر مالتی پلکس و دی مالتی پلکس سلول

لایه انطباق ATM

از آنجایی که برنامه‌ها با بسته‌های بزرگ‌تر از ۵۳ بایت کار می‌کنند این لایه بسته‌های اطلاعاتی را در طرف فرستنده به سلول‌های ۵۳ بایتی می‌شکند و طرف گیرنده هم آنها را با هم پیوند می‌دهد. این لایه را که گاهی به اختصار AAL نیز می‌نامیم، دارای دو زیر لایه‌است:

زیر لایه قطعه بندی و مونتاژ(SAR) که در طرف فرستنده بسته‌های داده را به سلول می‌شکند و در طرف گیرنده دوباره آنها را به هم می‌چسباند.

زیر لایه واسطه استاندارد(CS) که وظیفه ارائه سرویس‌های مختلف به برنامه‌های کاربردی را برعهده دارد.