بخشی از مقاله
مقدمه اي درارتباط با به وجودآمدن پروتكل ATM
با ورودبه قرن 21اينترنت به عنوان زيرساخت اصلي جهان ارتباطات درامده است درحال حاضرپروتكلTCP/IPبستراصلي جابه جايي دادههادراينترنت بوده وكليه سخت افزارهاونرم افزارهاي شبكه جهاني اينترنت براساس اين پروتكل طراحي وساخته شده اندولي باتوجه به نقاط ضعف فراوان پروتكل فوق پروتكل هاي جديدتري مانندATMبراي جايگزيني با ان طراحي شده اندليكن
مشكل عمده دراينجااست كه درصورت تصميم درجهت جايگزيني TCP/IPباديگرپروتكل هاوياحتي اگربخواهيم نسخه جديدتري رابه جاي ان بكاربگيريم مستلزم ان است كه كليه نرم افزارهاوسخت افزارهاي موجوددرسراسرجهان بامدهاي جديدترتعويض شوندواين يعني ميلياردهادلارهزينه.
(درتكنولوژي ATMمي توان كيفيت سرويس راتضمين نمود)
1-1) مفهوم ATM وشبکه هاي مبتني بر ATM
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 "مدارمجازي"يا 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 کاراد 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.
3-1) 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.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.
4-1) شبکه هاي مبتني بر ATM
دو نوع شبکه مبتني بر ATM وجود دارد :
• عمومي (Public )
• اختصاصي (Private)
شبکه هاي عمومي ATM را که در اختيار کليه متقاضيان عادي قرار مي گيرد ، شرکت هاي مخابراتي تأسيس و مديريت مي کنند در حالي که شبکه هاي اختصاصي با اهداف خاص توسط يک سازمان يا مؤسسه پياده سازي مي شوند. البته مرز تفکيک شبکه هاي عمومي و اختصاصي ATM چندان روشن و شفاف نيست زيرا ممکن است براي برقراري ارتباط بين دو شبکه ATM اختصاصي از يک شبکه ATM عمومي استفاده شود در اين حالت نمي توان به کل چنين شبکه اي به صورت يک کميت واحد نگريست و آنرا عمومي يا اختصاصي تلقي کرد. طراحي شبکه هاي مبتني بر ATM نسبتاً ساده است در حاليکه تکنولوژي ساخت پيچيده اي دارد و در آن از روشها و الگوهاي پيشرفته سوئيچينگ بسته (Packet Switching)استفاده شده است . هر ابزار موجود در شبکه ATM يکي از دو حالت زير را دارد يا يک سوئيچ ATM است يا يک سيستم پاياني. سوئيچ ATM ابزاري است که مجموعه اي از شبکه ها را بهم متصل و مرتبط مي کند يعني داده ها از يک شبکه به شبکه ديگر منتقل و هدايت مي کند و يک سيستم پاياني ATM که به اختصار ES ناميده مي شود ابزاري است که به شبکه ATM متصل است ولي سوئيچ نيست . ES ها توليد کننده يا مصرف کننده اطلاعات هستند در حاليکه سوئيچ هاي ATM هدايت کننده آنها محسوب مي شوند.
شکل2-1 واسط هاي ويژه ATM که بين شبکه هاي عمومي و خصوصي فرق مي گذارد.
5-1) اجزاء 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.ن نقطه به شبکه متصل مي شوند مانند رايانه و ...
شکل 3-1يک شبکه ATM همراه با سوئيچ ها و EndPoints
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.
6-1) دورنماي ATM
ATM پروژه اي است که توسط صنعت تلفن کشف شد زيرا پس از اترنت بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. صنعت کامپيوتر در صدد استاندارد سازي تکنولوژي شبکه اي با سرعت بالا نبود شرکت هاي تلفن اين خلأ را با ATM پرکردند. گرچه ATM توانايي تحويل اطلاعات را به تمام نقاط با سرعت بيشاز 1Gbps نويد مي دهد اين ادعا ساده نيست ATM اساساً راهگزين بسته اي با سرعت بالا است . ATM يک رابط انتقال بسته کارامد است که از بسته هايي با اندازه ثابت به نام سلولها استفاده مي کند. استفاده از اندازه ثابت و قالب ثابت ، باعث ايجاد طراحي کارامد براي انتقال از طريق شبکه هاي با سرعت بالا مي شود. رسانه انتقال ATM فيبر نوري است اما براي فواصل کمتر از 100 متر مي توان از کابل هم محور يا زوج سيم هاي بهم تابيده شده استفاده کرد.
7-1) فرمت سلول ATM
ATM در سرعت هاي بالا از فن آوري VLSI براي سگمنت کردن داده ها به منظور تبديل آنها به سلول استفاده مي کند . هر سلول شامل 53 بايت مي باشد که 5 بايت آن به عنوان Header تعلق دارد و 48 بايت ديگر به PayLoad تعلق مي گيرد.
شکل زير فرمت سلول ATM را نشان مي دهد.
شکل4-1 فرمت سلول ATM
استفاده از سلولهاي با اندازه ثابت و کوچک چندين فايده دارد . اول ، استفاده از سلولهاي کوچک مي تواند باعث کاهش تدخير انتظار در صف براي سلولي با اولويت بالا شود زيرا اگر کمي بعد از سلولي با اولويت کمتر برسد که منبعي براي مثال فرستنده را در اختيار گرفته است ، کمتر منتظر مي شود. دوم ، به نظر مي رسد سلولي با اندازه ثابت مي توانند به صورت کارامدتري سوئيچ شوند که براي سرعت هاي قبلي بالاي ATM بسيار مهم است. با سلولهايي با اندازه ثابت ، پياده سازي مکانيزم سوئيچينگ در سخت افزار آسانتر است.
شکل 5-1 انواع فرمت Header در ATM
ATM دو نوع فرمت براي عنوان (Header) تعريف مي کند. يکي براي عنوان سلول UNI و ديگري براي عنوان سلول NNI .
1-7-1) عنوان سلول UNI (UNI Cell Header)
عنوان سلول UNI چگونگي برقراري ارتباط بين ايستگاههاي پاياني ATM (ايستگاههاي کاري يا مسيرياب ها ) و سوئيچهاي ATM را تعيين مي کند. شکل 6-1 فرمت header سلول UNI را نشان مي دهد.
Field Length in bits
8 4 8 16 3 1
HEC CLP PT VCI VPI GFC
شکل 6-1 فرمت Header سلول UNI
فيلدهاي عنوان سلول UNI و NNI همانطور که در شکل 6-1 و 7-1 نشان داده شده را شرح مي دهيم.
• فيلد GFC(Generic Flow Control) يا کنترل جريان عمومي :
در سرايد سلول داخلي شبکه ظاهر نمي شود ، اما در رابط کاربر _ شبکه وجود دارد. در اين صورت مي تواند براي کنترل جريان در رابط کاربر _ شبکه محلي استفاده شود و مهيا کننده وظايف محلي باشد. اين فيلد مي تواند در کنترل جريان ترافيک براي دستيابي به کيفيت هاي سرويس متعدد ، به کاربر کمک کند. در هر صورت ، مکانيزم GFC براي کاهش شرايط پرباري کوتاه در شبکه استفاده مي شود. اين فيلد از 4 بيت تشکيل شده و مشخص مي کند که چند ايستگا
ه از يک رابط ATM منفرد بطور اشتراکي استفاده مي کنند.
• فيلد VPI(Virtual Path Identifier) يا شناسه مسير مجازي :
شامل فيلد مسيريابي براي شبکه است . اين فيلد شامل 8 بيت در رابط کاربر _ شبکه و 12 بيت در رابط شبکه _ شبکه مي باشد و به همراه VCI براي تعيين مقصد بعدي يک سلول هنگام عبور از مجموعه اي از سوئيچ هاي ATM بکار مي رود.
• فيلد VCI (Virtual Channel Identifier) يا شناسه کانال مجازي :
اين فيلد از 16 بيت تشکيل شده و به همراه VPI براي تعيين مقصد بعدي يک سلول هنگام عبور از مجموعه اي از سوئيچ هاي ATM بکار مي رود. VPI مسير مجازي خاصي را انتخاب مي کند و VCI مدار مجازي خاصي را در اين مسير مجازي انتخاب شده بر مي گزيند.
• فيلد PT (Payload Type) يا فيلد نوع محموله :
اين فيلد مشخص کننده نوع ديتا در پکت مي باشد و از 3 بيت تشکيل شده است. اولين بيت تعيين مي کند که آيا PayLoad شامل اطلاعات است يا شامل داده هاي کنترلي. دومين بيت نشان دهنده وجود و تراکم ازدحام است و بيت سوم نشان مي دهد که آيا اين سلول آخرين سلول از مجموعه سلولهايي است که بيانگر فريم AAL5 است يا خير .در جدول 1-1 مقادير فيلد PTI آمده است.
جدول 1-1 مقادير فيلد PTI
نوع ظرفيت مفهوم
000 سلول داده کاربر ،عدم ازدحام ، نوع سلول 0
001 سلول داده کاربر ، عدم ازدحام ، نوع سلول 1
010 سلول داده کاربر ، دچار ازدحام ، نوع سلول 0
011 سلول داده کاربر ، دچار ازدحام ، نوع سلول 1
100 نگهداري اطلاعات بين راه گزينهاي مقصد
101 نگهداري اطلاعات بين راه گزينهاي منبع و مقصد
110 سلول مديريت منبع
111 براي کاربردهاي آينده رزرو شده است.
• فيلد CLP (Congestion Less Peiority) يا فيلد اولويت حذف سلول :
به منظور هدايت شبکه در شرايط ازدحام استفاده مي شود. به عبارت ديگر اين فيلد تک بيتي نشان مي دهد که اگر سلولي با تراکم ترافيک روبرو شود بايد حذف گردد. اين بيت براي افزايش کيفيت سرويس يا (Quality of Service) QOS بکار مي رود. مقدار صفر در اين بيت سلولي با اولويت بالا را نشان مي دهد که نبايد صرف نظر شود ، مگر راه ديگري وجود نداشته با
شد . مقدار يک نشان مي دهد که اين سلول مي تواند در شبکه صرف نظر شود. کاربر مي تواند اين بيت را طوري به خدمت بگيرد که سلولهاي اضافه ( بيشتر از سرعت توافق شده ) با مقدار CLP برابر يک ، در شبکه قرار گيرند و اگر ازدحام در شبکه وجود نداشته باشد به مقصد تحويل شوند. شبکه مي تواند اين فيلد را براي هر سلول داده اي که توافقات مربوط به پارامترهاي ترافيک بين کاربر و شبکه را نقص نمايد ، بايک مقداردهد. در اين حالت سوئيچي که اين مقداردهي را انجام مي دهد ، مي داند که اين سلول از پارامترهاي ترافيک توافق شده تجاوز مي نمايد ، اما اين سوئيچ قادر به اداره کردن اين سلول مي باشد. در نقطه ديگري در شبکه ، اگر ازدحام تشخيص داده شود اين سلول براي صرف نظر شدن ، اولويت بالاتري نسبت به سلولي دارد که در محدوده هاي ترافيک توافق شده قرار دارد.
• فيلد HEC (Header Error Controls ) يا کنترل خطاي سرايند :
اين فيلد شامل 8 بيت است که ارزش هاي بيتي دو عنوان (Header ) را به منظور خطايابي با يکديگر جمع مي کند. اين يک فيلد CRC هشت بيتي است که مي تواند کليه خطاهاي منفرد در بيت ها را تعيين و اصلاح کند به عبارت ديگر وظيفه خطايابي ، کشف و اصلاح آن را در بخش هدر به عهده دارد.
2-7-1) عنوان سلول NNI (NNI Cell Header)
رابطه شبکه به شبکه يا NNI چگونگي برقراري ارتباط بين سوئيچ هاي ATM را تعيين مي کند. فرمت Header سلول NNI در شکل نشان داده شده است اندازه فيلد VPI برابر 12 بيت است ، بنابراين به سوئيچ هاي ATM اجازه مي دهد که مقادير بزرگتري را به VPI واگذار کنند.
Field Length in bits
12 16 3 1 8
HEC CLP PT VCI VPI
شکل 7-1 فرمت Header سلول NNI
شکل8-1 ساختار پکت ATM
با توجه به شکل بسته اطلاعاتي در پروتکل ATM مي توان موارد زير را استنباط نمود:
256 مي باشد.
• حداکثر تعداد کانالهاي مجازي (VC ) هر مسير مجازي در شبکه دو به توان 16 مي باشد .
• تعداد کل ارتباطات بين دو سوئيچ در شبکه ATM برابر 256 * 2 ^ 16 است.
10-1)مقايسه شبکه ATM با اترنت گيگابيت
شبکه ATM را مي توان براي شبکه هاي محلي LAN و شبکه هاي گسترده WAN مورد استفاده قرار داد. استفاده از ATM براي شبکه هاي محلي متداول نيست چراکه شبکه هاي ATM پيچيده و گرانقيمت مي باشند.اغلب طراحان شبکه ترجيح مي دهند که از اترنت گيگا بيت براي شبکه هاي محلي استفاده کنند. اما به هر حال ، ATM برخلاف اترنت گيگا بيت از سرعت ثابت ارسال بيتي براي مبادله داده هاي صوتي و تصويري ، مبادله بلادرنگ داده ها و کيفيت بالاي سرويس (QOS )پشتيباني مي کند. با استفاده از پروتکل QOS (IEEE 802.1Q) در لايه بالاتر از اترنت گيگا بيت مي توان بسته ها را اولويت بندي کرد. در نتيجه به بسته هايي که بايد بلادرنگ مبادله شوند اولويت بالايي داده شده و به بسته هايي که نسبت به زمان حساس نيستند اولويت پاييني داده خواهد شد. اترنت گيگابيت بقدري سريع رشد کرده که به يکي از مشهورترين شبکه هاي LAN تبديل شده است، در حاليکه ATM به شکل گسترده اي در شبکه هاي WAN مورد استفاده قرار مي گيرد.
11-1) اتصالات منطقي ATM
اتصالات منطقي ATM ، اتصالات کانال مجازي (VCCs) ناميده مي شود. يک شبکه VCC مشابه مدار مجازي در X.25 مي باشد و واحد اصلي سوئيچينگ در شبکه ATM است. يک VCC بين دو کاربر انتهايي ، از طريق شبکه و جرياني Full_Duplex با سرعت متغير از سلولهايي با اندازه ثابت که از طريق اين اتصال مبادله مي شوند ، آماده سازي مي گردد. VCC ها بريا تبادل بين کاربر _ شبکه (سيگنالينگ کنترل) و تبادل شبکه _ شبکه ( مديريت شبکه و مسيريابي ) استفاده مي شوند. يک اتصال مسير مجازي (VPC ) دسته اي از VCC ها را دنبال مي کنند ، در يک VPC با هم سوئيچ مي شوند. مفهوم مسيرمجازي در پاسخ به تمايل براي شبکه هاي سرعت بالا توسعه داده شد که در آنها ، هزينه کنترل شبکه نسبت به هزينه کل شبکه بسيار زياد است. تکنيک مسير مجازي ، با گروه بندي اتصالاتي که مسيرهاي مشترکي را از طريق شبکه ، به يک واحد بطور مشترک استفاده مي کنند, به کاهش هزينه کنترل کمک مي کند . سپس اعمال مديريت شبکه مي توانند بر روي تعداد اندکي از گروههاي اتصالات بکار گرفته شوند، به جاي اينکه روي تعداد زيادي از اتصالات مجزا عمل نمايد. چند فايده استفاده از مسيرهاي مجازي عبارتند از :
• معماري شبکه ساده شده : توابع انتقال شبکه مي توانند به دو گروه تفکيک شوند : آنهايي که مربوط به هر اتصال مجزاي منطقي هستند ( کانال مجازي ) و آنهايي که مربوط به گروهي از اتصالات منطقي مي باشند (مسير مجازي) .
• افزايش کارايي و قابليت اطمينان شبکه : شبکه با موجوديت هاي تجملي کمتري روبرواست.
• کاهش پردازش و زمان کوتاه آماده سازي اتصال : اکثر کارها زماني انجام مي شود که مسير مجازي آماده سازي مي گردد. با رزرو نمودن ظرفيت بر روي يک اتصال مسير مجازي براي ورود مکالمات بعدي ، اتصالات کانال مجازي جديدي بوسيله اجراي توابع کنترلي ساده ، در نقاط انتهايي اتصال مسير مجازي مي تواند ايجاد شود. پردازش مکالمه در گره هاي مياني لازم نيست. بنابراين ، افزودن کانالهاي مجازي جديد به مسير مجازي موجود ، نيازمند حداقل پردازش است.
• سرويس هاي ارتقاء يافته شبکه : مسيرهاي مجازي در داخل شبکه استفاده مي شود. اما براي کاربر نهايي نيز قابل رؤيت است . بنابراين ، کاربر مي تواند گروههاي کاري مجتمع ، يا شبکه اي از دسته هاي کانال مجازي را تعريف کند.
• مکانيزم کنترل مسير مجازي شامل محاسبه مسيرها ، تشخيص ظرفيت و ذخيره اطلاعات حالت اتصال مي باشد.
• به منظور آماده سازي يک کانال مجازي ، ابتدا بايد يک اتصال مسير مجازي به گره مقصد با ظرفيت قابل دسترسي کافي به منظور حمايت اين کانال مجازي ، با کيفيت سرويس مطلوب وجود داشته باشد . يک کانال مجازي ، با ذخيره اطلاعات مورد نياز آماده سازي مي شود.( تصوير نمودن کانال مجازي به مسير مجازي )
13-1) استفاده هاي اتصال کانال مجازي
نقاط انتهايي VCC مي توانند کاربران نهايي ، موجوديت هاي شبکه يا يک کاربر نهايي و يک موجوديت شبکه باشند. در همه موارد جامعيت دنباله سلول ،در VCC حفظ مي شود که عبارت است از تحويل سلولها به همان ترتيبي که ارسال مي شوند . اينک مثالهايي از اين سه کار بر VCC را در نظر مي گيريم :
• بين کاربران نهايي : مي تواند به منظور حمل داده هاي کاربر از انتها به انتها استفاده شود همچنين مي تواند به منظور حمل سيگنالينگ کنترل بين کاربران نهايي استفاده گردد. يک VPC بين کاربران نهايي ، ظرفيت کلي را براي آنها فراهم مي نمايد. سازماندهي VPC ها در VCC برعهده اين دو کاربر مي باشد، در صورتيکه مجموعه VCC ها از ظرفيت VPC تجاوز ننمايد.
• بين کاربران نهايي و يک موجوديت شبکه : به منظور کنترل سيگنالينگ بين کاربر _ شبکه استفاده شده است . يک VPC براي کاربر _ شبکه مي تواند به منظور جمع آوري ترافيک کاربر نهايي با يک مرکز تبادل شبکه يا سرويس دهنده شبکه استفاده شود.
• بين دو موجوديت شبکه : به منظور مديريت ترافيک شبکه و توابع مسيريابي استفاده مي شود. يک VPC براي شبکه به شبکه مي تواند به منظور تعريف مسير مشترکي براي تبادل اطلاعات مديريت شبکه مورد استفاده قرار گيرد.
14-1) خصوصيات مسير مجازي _ کانال مجازي
توصيه I.150 از ITU_T خصوصيات زير را براي اتصالات کانال مجازي ليست نموده است :
• کيفيت سرويس : به يک کاربر VCC بايد کيفيت سرويس داده شده که توسط پارامترهاي مانند اتلاف سلول ( نسبت سلول هاي گم شده به سلول هاي ارسال شده ) و تغيير در تأخير سلول مشخص مي شود.
• اتصالات کانال مجازي سوئيچينگ و نيمه دائمي : يک VCC سوئيچينگ ، اتصال بر مبناي تقاضا مي باشد که نيازمند سيگنالينگ کنترل مکالمه براي آماده سازي و خاتمه دادن است يک VCC نيمه دائمي ، مدتي طولاني دارد و با اعمال پيکربندي يا مديريت شبکه آماده سازي مي شود.
• جامعيت دنباله سلول : دنباله سلولهاي ارسال شده در VCC نگهداري م
ي شود.
• مبادله پارامتر ترافيک و نظارت بر استفاده : پارامترهاي ترافيک مي توانند بين کاربر و شبکه براي هر VCC مبادله شوند. ورودي سلولها به VCC توسط شبکه نظارت مي شود تا اطمينان داده شود که پارامتر هاي داده شده ، نقض نشوند. انواع پارامترهاي ترافيک که قابل مبادله هستند عبارتند از سرعت متوسط – سرعت حداکثر ، ميزان توده اي بودن و مدت حداکثر شبکه که ممکن است نيازمند چند استراتژي بريا برخورد با ازدحام و مديريت VCC هاي موجود و درخواست شده باشد. در پايين ترين سطح شبکه ممکن است فقط درخواست هاي جديد براي VCC ها را رد کند تا از ازدحام جلوگيري نمايد. علاوه بر آن اگر پارامترهاي مبادله شده نقض گردند يا اگر ازدحام شديد باشد ، سلولها ممکن است صرف نظر شوند.
I.150 خصوصيات VPC ها را نيز ليست مي نمايد . اولين چهار خصوصيت ليست شده، مشابه موارد مربوطه به VCC ها مي باشد يعني کيفيت سرويس ، VPC هاي سوئيچينگ و نيمه دائم ، جامعيت دنباله سلول و مبادله پارامتر ترافيک و نظارت بر استفاده ، همگي از خصوصيات VPC نيز هستند . چند دليل براي اين تکرار وجود دارد: اول ، اين عمل باعث انعطاف در نحوه مديريت سرويس شبکه بر نيازهاي مربوط به آن مي شود. دوم ، شبکه بايد به تمامي نيازهاي يک VPC توجه داشته باشد و در يک VPC ، ايجاد کانالهاي مجازي با پارامترهاي داده شده را انجام دهد. درنهايت ،پس از آماده سازي VPC براي کاربران نهايي ، امکان ايجاد VCC هاي جديد وجود دارد. علاوه بر آن ، خصوصيت پنجم ليست شده براي VPC ها عبارتند از :
• محدوديت شناسه کانال مجازي در VPC : يک يا چند شناسه کانال مجازي ممکن است براي کاربر VPC قابل دسترس نباشد اما براي استفاده شبکه رزرو شده باشند مثالهاي آن عبارتند از VCC هاي استفاده شده براي مديريت شبکه .
15-1) سيگنالينگ کنترل
در ATM ، مکانيزمي براي ايجاد و حذف VPC ها و VCC ها لازمست. تبادل اطلاعات موجود در اين فرايند ، سيگنالينگ کنترل ناميده مي شود و توسط اتصالات مجزا از آنهايي که در حال مديريت شدن هستند، انجام مي گيرد. براي VCC ها ، توصيه I.150 چهار روش را برا
ي فراهم نمودن امکان ايجاد _ حذف مشخص کرده است. يکي از اين روشها يا ترکيبي از آنها در هر شبکه خاص استفاده خواهد شد :
1- VCC هاي نيمه دائم مي توانند براي تبادل کاربر به کاربر استفاده شوند در اين حالت سيگنالينگ کنترل لازم نيست .
2- اگر کانال سيگنالينگ کنترل مکالمه از قبل ايجاد نشده باشد ، يکي بايد
آماده سازي شود. براي اين منظور ، تبادل سيگنالينگ کنترل بايد بين کاربر و شبکه بر روي يک کانال انجام شود . در اين صورت نياز به کانالي دائمي است احتمالاً با سرعت انتقال داده کم که بتواند براي آماده سازي VCC هاي کنترل مکالمه استفاده شود. چنين کانالي، کانال Meta _ Signling است و براي آماده سازي کانالهاي سيگنالينگ مورد استفاده قرار مي گيرد.
3- کانال Meta _ signling مي تواند براي آماده سازي يک VCC بين کاربر و شبکه براي تمام سيگنالينگ کنترل استفاده شود . اين کانال مجازي سيگنالينگ کاربر به شبکه مي تواند براي آماده سازي VCC ها براي حمل داده هاي کاربر استفاده شود.
4- کانال Meta _ Signling مي تواند به منظور آماده سازي کانال مجازي سيگنالينگ کاربر به کاربر استفاده گردد چنين کانالي بايد يک VPC از قبل ايجاد شده آماده سازي شود. سپس مي تواند استفاده شود تا به کاربران نهايي امکان دهد بدون دخالت شبکه ، VCC هاي کاربر به کاربر را براي حمل داده هاي کاربر ، ايجاد و حذف نمايند. براي VPC ها ، سه روش در I.150 تعريف شده است :
1- يک VPC مي تواند به صورت نيمه دائمي بر اساس توافق قبلي ايجاد شود . در اين حالت سيگنالينگ کنترل مورد نياز نيست.
2- ايجاد – حذف يک VPC مي تواند از طريق مشترک کنترل شود. در اين حالت مشتري يک سيگنالينگ VCC را بري درخواست VPC از شبکه ، استفاده مي نمايد.
3- ايجاد – حذف VPC مي تواند از طريق شبکه کنترل شود . در اين حالت مشتري يک سيگنالينگ VPC را براي اهداف خود ايجاد مي کند اين مسير مي تواند از شبکه به شبکه يا از کاربر به کاربر باشد.
16-1) انواع ارتباطات ATM
ATM دو نوع ارتباط را پيشنهاد مي کند :
1-ارتباط مجازي دائمي يا PVC (Permanent Virtual Connection) تنظيم و قطع ارتباط PVC توسط مدير شبکه بطور دستي انجام مي شود . مجموعه اي از سوئيچ هاي شبکه بين منبع و مقصد در ATM با ارزش هاي از قبل تعيين شده را براي VPI/VCI برنامه ريزي شده اند. مبادله اطلاعات در اين روش برقراري ارتباط قابل اعتماد است.
2- ارتباط مدار مجازي سوئيچ شده SVC( Switched Virtual Circuit ) : SVC ارتباطي است که توسط يک پروتکل ATM signaling بطور اتوماتيک تنظيم مي شود. SVC نسبت به PVC کاربرد بيشتري دارد زيرا به تنظيم دستي نياز ندارد . اما از درجه اعتماد نسبت به PVC برخوردار است.
17-1) شناسه هاي ارتباطي (connection identifier)
دو شناسه ارتباطي در عنوان (Header)يک سلول ATM وجود دارد که عبارتند از :
VPI(Virtual Path Identifiers) و VCI (Virtual Path Identifiers) .
VPI و VCI به منظور مسيريابي و شناسايي سلولها مورد استفاده قرار مي گيرد . VPI و VCI بيانگر آدرس مقصد نيستند بلکه بيان کننده ارتباطي هستند که به مقصد مورد نظر مشخص مي شود. يک VPI ممکنست شامل چندين VCI باشد . به شکل 11-1 نگاه کنيد .
