El Asynchronous Transfer Mode (ATM) del es un relais de célula, la red y el protocolo de conmutación de conjunto de bits de la capa data-link que codifica tráfico de datos en pequeño (53 octetos; 48 octetos de datos y 5 octetos de células fixed-sized de la información de jefe). La atmósfera proporciona los servicios de la capa data-link que encima funcionada la capa 1 liga. Esto diferencia de otras tecnologías basadas en las redes conmutadas por paquetes (tal como el Internet Protocol o Ethernet ), en las cuales variable - paquetes clasificados del (sabidos como el enmarca al referirse a la capa 2) se utilizan. La atmósfera es una tecnología Connection-oriented, en la cual una conexión lógica se establece entre las dos puntos finales antes de que el de intercambio de datos real comience.
Dirección de la atmósfera
Un canal virtual (VC) del denota el transporte de las células de la atmósfera que tienen el mismo identificador único, llamado el identificador del canal virtual (VCI). Este identificador se codifica en el jefe de célula. Un canal virtual representa los medios de la comunicación básicos entre dos puntos finales, y es análogo a un circuito virtual X.
Una trayectoria virtual (VP) del denota el transporte de las células de la atmósfera que pertenecen a los canales virtuales que comparten un identificador común, llamado el identificador de la trayectoria virtual (VPI), que también se codifica en el jefe de célula. Una trayectoria virtual, es decir es el agrupar de los canales virtuales que conectan las mismas puntos finales. Este acercamiento de dos capas da lugar a funcionamiento de red mejorado. Una vez que se fija una trayectoria virtual, la adición/el retiro de canales virtuales es directos.
Éxitos y faltas de la tecnología de la atmósfera
La atmósfera ha probado que muy acertado en el panorama PÁLIDO y los abastecedores numerosos de la telecomunicación han ejecutado la atmósfera en sus corazones de la red de la área extendida. También muchas puestas en práctica del ADSL utilizan la atmósfera. Sin embargo, la atmósfera no ha podido ganar uso amplio como tecnología del LAN, y su complejidad ha refrenado su despliegue completo como la sola tecnología de red de integración de la manera que sus inventores pensaron original.
Mucha gente, particularmente en el Internet protocolo-diseña a comunidad, considerada esta visión que se confundirá. Su discusión fue algo similar: Sabemos que habrá siempre a estrenar y las tecnologías anticuadas de la acoplamiento-capa, particularmente en el área del LAN, y ella es justas asumir que no todas cabrán cuidadosamente en el modelo óptico síncrono del establecimiento de una red para el cual la atmósfera fue diseñada. Por lo tanto, una cierta clase de protocolo es necesaria proporcionar una capa unifying sobre las capas de acoplamiento atmósfera y no-ATMÓSFERA, y la atmósfera sí mismo no puede llenar ese papel. Convenientemente, tenemos este protocolo llamado " " del IP ; cuál hace ya eso. Ergo, no hay punto en la ejecución de la atmósfera en la capa de red .
Además, la necesidad de células de reducir la inquietud ha disminuido como velocidades de transporte crecientes (véase abajo), y las mejoras en voz sobre IP (VoIP) han hecho la integración de discurso y los datos posibles en el IP acodan, otra vez quitando el incentivo para el despliegue ubicuo de la atmósfera. La mayoría Telcos ahora está planeando integrar sus actividades de la red de voz en sus redes del IP, algo que sus redes del IP en la infraestructura de la voz.
Muchos las ideas técnico sanas de la atmósfera fueron adoptados por MPLS, un protocolo de conmutación de conjunto de bits genérico de la capa 2 . Los restos de la atmósfera desplegados extensamente, y se utilizan mientras que un que multiplexa servicio de en las redes del DSL, donde sus compromisos caben las necesidades de la bajo-dato-tarifa del DSL bien. Alternadamente, las redes del DSL apoyan servicios del IP del IP (y Tales como VoIP) vía el PPP sobre la atmósfera y Ethernet sobre la atmósfera (RFC 1483).
La atmósfera seguirá desplegada por algún tiempo en alto-velocidad interconecta donde los portadores se han confiado ya a los despliegues existentes de la atmósfera; La atmósfera se utiliza aquí como manera de unificar el PDH /el tráfico del SADO y el tráfico conmutado por paquetes bajo sola infraestructura.
Sin embargo, la atmósfera es desafiada cada vez más por la velocidad y el tráfico que formaba requisitos convergió las redes . Particularmente, la complejidad SAR impone un embotellamiento del funcionamiento, como el funcionamiento sabido los SARs más rápido en 10 Gbit/s y ha limitado el tráfico que forma capacidades.
Parece actual probablemente que las puestas en práctica de Ethernet del gigabit (10Gbit-Ethernet, Ethernet del metro) substituirán la atmósfera como tecnología de la opción en nuevos implementions PÁLIDOS.
Recientes desarrollos
El interés al usar la atmósfera nativa para llevar el vídeo y el audio vivos ha aumentado recientemente. En estos ambientes, el estado latente bajo y mismo alta calidad del servicio se requiere para manejar corrientes audios y video lineares. Hacia esta meta los estándares se están desarrollando por ejemplo el AES47 (IEC 62365 ), que proporciona un estándar para el transporte audio sin comprimir profesional sobre la atmósfera. Esto vale el comparar con vídeo profesional sobre el IP.
Conceptos de la atmósfera
¿Por qué células?
La motivación para el uso de las pequeñas células del de los datos era la reducción de la inquietud (variación del retardo, en este caso) en la multiplexación de las secuencias de datos; la reducción de esto (y también de retardos ida-vuelta de punta a punta) es particularmente importante al llevar tráfico de voz.Esto es porque la conversión de la voz convertida a digital nuevamente dentro de una señal audio análoga es intrínsecamente un proceso en tiempo real, y hacer un buen trabajo, el codificador-decodificador que hace esto necesita (a tiempo) una corriente uniformemente espaciada de los artículos de datos. Si el artículo de datos siguiente no está disponible cuando es necesario, el codificador-decodificador no tiene ninguna opción pero producir silencio o conjeturar - y si los datos son atrasados, es inútil, porque el plazo cuando debe haber sido convertido a una señal ha pasado ya.
Ahora considerar una señal de discurso reducida a los paquetes, y forzada para compartir un acoplamiento con tráfico de datos bursty (es decir algunos de los paquetes de datos serán grandes). No importa cómo es pequeño los paquetes del discurso podrían ser hechos, encontrarían siempre los paquetes de datos del mismo tamaño, y bajo condiciones de espera normales, puede ser que experimenten retardos de espera máximos.
Cuando la atmósfera fue diseñada, el SADO (carga útil de 155 mbit/s de 135 mbit/s) era considerado un enlace de red óptico rápido, y muchos acoplamientos PDH en la red digital era considerablemente más lento, extendiéndose a partir del 1.544 a 45 mbit/s en los E. (2 a 34 mbit/s en Europa).
A esta tarifa, un paquete de 1500 datos integral típico del octeto (12000-bit) tomaría 77.42 µs para transmitir. En un acoplamiento de la bajo-velocidad, tal como un acoplamiento del T1 de 1.544 mbit/s, un paquete de 1500 octetos tomaría hasta 7.
Un retardo de espera inducido por varios tales paquetes de datos pudo ser varias veces la figura del ms 7.8, además de cualquier retardo de la generación del paquete en el paquete más corto del discurso. Esto era claramente inaceptable para el tráfico del discurso, que las necesidades tener inquietud baja en la secuencia de datos que es alimentada en el codificador-decodificador si es producir el sonido de buena calidad. Un sistema de la voz del paquete puede producir esto de un número de maneras:
tiene un almacenador intermediario del aparato de lectura entre la red y el codificador-decodificador, una bastante grande a la marea el codificador-decodificador sobre casi toda la inquietud en los datos. Esto permite el allanar de la inquietud, pero el retardo introducido por el paso a través del almacenador intermediario sería tal que las canceladoras de eco serían requeridas incluso en redes locales; esto era considerada demasiado costoso en ese entonces. También, habría aumentado el retardo a través del canal, y la conversación es difícil sobre alto-retrasa los canales.
Estructura del
un sistema que puede intrínsecamente proporcionar la bajo-inquietud (y el retardo total mínimo) al tráfico que las necesidades él.
funciona encendido una base del usuario del 1:1 (es decir, una pipa dedicada).
La atmósfera fue diseñada para ejecutar un interfaz de red de la bajo-inquietud. Sin embargo, para poder proporcionar retardos brevemente de espera, pero también para poder llevar los datagramas grandes, tuvo que tener células. La atmósfera rompió para arriba todos los paquetes, datos, y corrientes de la voz en 48 pedazos del octeto, agregando un jefe de la encaminamiento de 5 octetos a cada uno de modo que pudieran ser vueltas a montar más adelante. La opción de 48 octetos era, al igual que demasiado a menudo el caso, político en vez de técnico. Cuando el CCITT estandardizaba la atmósfera, los partidos de los Estados Unidos quisieron una carga útil de 64 octetos porque teniendo el tamaño ser una energía de 2 hizo trabajando con los datos más fácil y este tamaño era sentido para ser un buen compromiso entre cargas útiles más grandes optimizadas para la transmisión de datos y cargas útiles más cortas optimizadas para los usos en tiempo real como voz; los partidos de Europa quisieron 32 cargas útiles del octeto porque los tiempos de transmisión tamaño pequeño (y por lo tanto cortos) simplificar los usos de la voz con respecto a la cancelación de eco. La mayor parte de las partes europeas interesadas vinieron eventual alrededor a las discusiones hechas por los americanos, pero a Francia y a algunos aliados detenidos hacia fuera hasta el final amargo. Con 32 octetos, Francia habría podido ejecutar una red de voz Atmósfera-basada con llamadas a partir de un extremo de Francia al otro que no requiere ninguna cancelación de eco. 48 octetos (más 5 octetos del jefe = 53) fueron elegidos como un compromiso entre los dos lados, pero él eran ideales para ni unos ni otros y todos ha tenido que vivir con él desde que. 5 jefes del octeto fueron elegidos porque fue pensado que el 10% de la carga útil eran el precio máximo a pagar la información de encaminamiento. La atmósfera multiplexó estas 53 células del octeto en vez de los paquetes. El hacer redujo tan la inquietud de espera a lo peor por un factor de casi 30, quitando la necesidad de canceladoras de eco.
Células en la práctica
Diversos tipos de servicios son apoyados por la atmósfera vía las capas (AAL) de la adaptación de la atmósfera. AALs estandardizado incluye AAL1, AAL2, y AAL5, y el AAL3 y el AAL4 raramente usados. AAL1 se utiliza para los servicios del índice binario (CBR) y la emulación constantes del circuito. AAL2 con AAL4 se utilizan para los servicios variables del índice binario (VBR), y AAL5 para los datos. Qué AAL es funcionando para una célula dada no se codifica en la célula. En lugar, se negocia cerca o se configura en las puntos finales sobre una base de la por-virtual-conexión.Desde tiempo la atmósfera fue diseñada, las redes se ha convertido mucho más rápidamente. Un paquete del mismo tamaño de Ethernet de 1500 octetos (12000-bit) toma solamente 1.2 µs para transmitir en una red óptica de 10 Gbit/s, quitando la necesidad de pequeñas células de reducir la inquietud. Algunos consideran que éste quita la necesidad de la atmósfera en la espina dorsal de la red. Además, el hardware para ejecutar la adaptación del servicio para los paquetes del IP es costoso a una velocidad muy elevada. Específicamente, el coste de segmentación y el hardware (SAR) del nuevo ensamble en el OC-3 y sobre velocidades hace la atmósfera menos competitiva para el IP que el paquete sobre SONET (posición). Los límites de funcionamiento del SAR significan que los interfaces más rápidos de la atmósfera del ranurador del IP son OC12 - OC48 (STM4 - STM16), mientras que (en fecha 2004) la posición puede funcionar en OC-192 (STM64) con velocidades más altas esperadas en el futuro.
En acoplamientos lentos (2 mbit/s y abajo). La atmósfera todavía tiene sentido, y esta es la razón por la cual así que muchos sistemas del ADSL utilizan la atmósfera como capa intermedia entre la capa de acoplamiento física y un protocolo de la capa 2 como el PPP o Ethernet.
A estas velocidades más bajas, la capacidad de la atmósfera de llevar los circuitos lógicos múltiples en un solo medio físico o virtual es útil, aunque existan otras técnicas, por ejemplo el PPP y el VLANs de Ethernet que son opcionales en puestas en práctica VDSL . El DSL se puede utilizar como método de acceso para una red de atmósfera, permitiendo que un punto de terminación del DSL en sede del teléfono conecte con muchos proveedores de servicios del Internet a través de una red de atmósfera de la área extendida. En los Estados Unidos, por lo menos, esto ha permitido que los abastecedores del DSL proporcionen el acceso del DSL a los clientes de muchos proveedores de servicios del Internet. Puesto que un punto de terminación del DSL puede apoyar las ISP múltiples, la viabilidad económica del DSL se mejora substancialmente.
¿Por qué circuitos virtuales?
La atmósfera es una capa de transporte canal-basada, usar los circuitos virtuales (VCs). Esto se abarca en el concepto de las trayectorias virtuales (VP) y de los canales virtuales. Cada célula de la atmósfera tiene 8 - o el identificador de la trayectoria virtual de 12 (VPI) pedacitos y los pares de 16 bits del identificador del canal (VCI) virtual definidos en su jefe. Junto, éstos identifican el circuito virtual usado por la conexión. La longitud del VPI varía según si la célula está enviada en el interfaz de la usuario-red (en el borde de la red), o si se envía en el interfaz de la red-red (dentro de la red).Pues estas células atraviesan una red de atmósfera, el cambiar es alcanzado cambiando los valores de VPI/VCI. Aunque los valores de VPI/VCI no sean necesario constantes a partir de un extremo de la conexión al otro, el concepto de un del circuito es constante (IP desemejante, donde cualquier paquete dado podría conseguir a su destinación por una diversa ruta que los otros).
Otra ventaja del uso de circuitos virtuales es la capacidad de utilizarlos como capa de la multiplexación, permitiendo diversos servicios (tales como voz, relais de capítulo, n*64 canales, IP).
Usar las células y los circuitos virtuales para la ingeniería de tráfico
Otro concepto de la atmósfera de la llave es el del contrato del tráfico. Cuando se fija un circuito de la atmósfera cada interruptor es informado de la clase del tráfico de la conexión. Los contratos del tráfico de la atmósfera son parte del mecanismo por el cual " " de la calidad de servicio ; (QoS) se asegura. Hay cuatro tipos básicos (y varias variantes) que cada uno tiene un sistema de parámetros que describen la conexión.
CBR - Índice binario constante: usted especifica una tarifa máxima de la célula (PCR), que es constante.
VBR - Índice binario variable: usted especifica una tarifa media de la célula, que puede enarbolar en cierto nivel para un intervalo máximo antes de ser problemática.
ABR - Índice binario disponible: usted especifica una tarifa garantizada mínima.
UBR - Índice binario sin especificar: su tráfico se asigna toda la capacidad restante de la transmisión.
VBR tiene variantes en tiempo real y no en tiempo real, y se utiliza para el " bursty" tráfico. No en tiempo real se abrevia generalmente a vbr-TNR.
La mayoría de las clases del tráfico también introducen el concepto de tolerancia de la variación del retardo de la célula (CDVT) que defina el " clumping" de células a tiempo.
Los contratos del tráfico son mantenidos generalmente por el uso del " que forma el " de ;, una combinación de espera y de marcado de células, y hecho cumplir por el " que limpia el " de ;.
El formar del tráfico
El tráfico que forma se hace en el punto de entrada a una red de atmósfera e intenta generalmente asegurarse de que el flujo de la célula resolverá su contrato del tráfico.
Vigilancia del tráfico
Para mantener funcionamiento de red es posible a los circuitos virtuales de la policía contra sus contratos del tráfico. Si un circuito está excediendo su contrato del tráfico, la red puede caer las células o marcar el pedacito de la prioridad de la pérdida (CLP) de la célula (identificar una célula como llanura más lejana discardable la línea). La vigilancia básica trabaja en una célula por base de la célula, pero ésta es subóptima para el tráfico encapsulado del paquete (pues desechando una célula invalidará el paquete entero). Consecuentemente, los esquemas tales como descarte parcial del paquete (PPD) y descarte temprano del paquete (EPD) se han creado que desecharán una serie entera de células hasta que el marco siguiente comience. Esto reduce el número de células redundantes en la red, ahorrando la anchura de banda para los marcos completos. Trabajo de EPD y de PPD con las conexiones AAL5 como utilizan el pedacito del extremo de marco para detectar el extremo de paquetes.
Tipos de circuitos virtuales y de trayectorias
Los circuitos virtuales y las trayectorias virtuales se pueden construir estáticamente o dinámicamente. Los circuitos estáticos (los circuitos virtuales permanentes o PVCs) o las trayectorias (las trayectorias virtuales permanentes o PVPs) requieren que el provisioner deba construir el circuito como serie de segmentos, uno para cada par de interfaces a través de los cuales pase.PVPs y PVCs son conceptual simples, pero requieren esfuerzo significativo en redes grandes. También no apoyan reencaminar del servicio en caso de falta. PVPs dinámicamente construido (PVPs o SPVPs suave) y PVCs (PVCs o SPVCs suave), en cambio, son construidos especificando las características del circuito (el " del servicio; contract") y las dos puntos finales.
Finalmente, los circuitos virtuales cambiados (SVCs) se construyen y se rasgan abajo a pedido cuando pedido por un pedazo de extremo de equipo. Un uso para SVCs es llevar llamadas telefónicas individuales cuando una red de los interruptores de teléfono es interconectada por la atmósfera. SVCs también fue utilizado en tentativas de substituir redes de área local por la atmósfera.
Encaminamiento del circuito virtual
La mayoría de las redes de atmósfera que apoyan el uso de SPVPs, de SPVCs, y de SVCs el interfaz de nodo de red privada o el protocolo privado del interfaz de la Red-a-Red (PNNI). PNNI utiliza el mismo algoritmo del Shortest-Path primer usado por OSPF e IS-IS para encaminar los paquetes del IP a la información de la topología de la parte entre los interruptores y para seleccionar una ruta a través de una red. PNNI también incluye un mecanismo muy de gran alcance de la recapitulación para permitir la construcción de redes muy grandes, tan bien como un algoritmo del control (CAC) de la admisión de la llamada que determine si la suficiente anchura de banda está disponible en una ruta propuesta a través de una red satisfacer los requisitos del servicio de un VC o de un VP.
Admisión de la llamada y establecimiento de la conexión
Una conexión tiene que ser establecida para que dos partidos puedan enviar las células el uno al otro. En la atmósfera esto se llama un VC (" Connection" virtual;). Puede ser un PVC (" Connection" virtual permanente;), que se crea administrativo, o un SVC (" Connection" virtual cambiado;), que se crea según lo necesitado por los partidos de comunicación. La creación del SVC es hecha por el " signaling" en cuál el partido indica la petición la dirección del partido de recepción, el tipo de servicio pedido, y parámetros del tráfico si fuera aplicable al servicio seleccionado. " Admission" de la llamada; entonces es hecho por la red para confirmar que los recursos pedidos están disponibles, y que una ruta existe para la conexión.
Estructura de una célula de la atmósfera
Una célula de la atmósfera consiste en un jefe de 5 octetos y una carga útil de 48 octetos. El tamaño de la carga útil de 48 octetos fue elegido como se describe anteriormente (" ¿Células por qué? " de ;).La atmósfera define dos diversos formatos de la célula: NNI (interfaz de la Red-Red) y UNI (interfaz de la Usuario-Red). La mayoría del formato de la célula del UNI del uso de los acoplamientos de la atmósfera.
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