1.0 Základná koncepcia ATM

Podnetom ku vzniku novej koncepcie alebo modelu širokopásmovej siete, nazvanej Broadband Integrated Services Digital Network (B-ISDN), ktorá by podporovala rôzne typy služieb, bolo najmä uvedenie troch nových technológií:

1. Fiber Optics – táto technológia umožnila zvýšiť kapacitu prenosových systémov, a to aj na veľké vzdialenosti
2. Image Coding Techniques – umožnila premeniť videosignál do jednoduchého toku dát, ktorý je možné prenášať ľubovoľným prenosovým systémom
3. Asynchronous Transfer Mode (ATM) – asynchrónne multiplexovanie a prepojovanie dátových kanálov

Pravdepodobne prvý pokus o vytvorenie siete na princípe ATM technológie bol projekt PRELUDE, ktorý bol navrhnutý francúzskou telekomunikačnou organizáciou CNET. Jed-nalo sa o prenos pomocou ATM technológie na základe fixného kanála 140 Mbit/s s možnosťou multiplexovania viacerých kanálov s nižšími prenosovými rýchlosťami. Tento projekt, spolu s pôvodnou ISDN koncepciou, bol predchodcom B-ISDN koncepcie, ktorá bola v roku 1988 ITU-T doporučená ako medzinárodný štandard (odporúčanie I.121)

Ako už bolo spomenuté, hlavnou charakteristikou B-ISDN koncepcie je podpora pre-nosu širokého rámca audio, video a dátových aplikácií. B-ISDN koncepcia je navrhnutá tak, že je možné dopĺňať nielen nové služby, ale aj nové prvky sieťového riadenia v prípade, že pre novú službu, ktorá by bola neskôr zaradená, by pôvodné riadenie nebolo vyhovujúce.

Už v 70-tych rokoch vznikla veľká potreba dátových sietí, ktorá neustále rástla a kládla na ne čoraz väčšie nároky. Asynchrónna technológia sa presadila vďaka jej veľkej flexibili-te a možnosti podporovať rôzne typy služieb.

V prípade STM sú jednotlivé kanály organizované do rámcov (frames), ktoré sú rozde-lené do časových intervalov. Práve v týchto časových intervaloch rámca sa prenášajú dáto-vé jednotky jednotlivých kanálov. Každý kanál má presne vymedzenú pozíciu v rámci. Príslušnosť dátovej jednotky k určitému kanálu je daná časovým umiestnením v rámci. Preto hovoríme o synchrónnom móde.

V súčasnosti nároky na kapacitu prenosovej cesty, požadované niektorými službami, ktoré vyžadujú prenos v reálnom čase, sú veľké. Vhodnou kompresiou je možné u videa alebo telefónneho hovoru dosiahnuť to, že bude prenášaná len užitočná informácia a tým sa priemerná prenosová rýchlosť danej služby významne zníži, no maximálna prenosová rých-losť bude rovná pôvodnej a v určitých okamžikoch bude vyžadovaná. Trvanie a príchod tohto okamžiku sú náhodnými veličinami.

Pri STM to znamená, že musíme rezervovať pre jednu službu značnú časť z kapacity prenosovej cesty, ktorá bude rovná maximálnej prenosovej rýchlosti služby, avšak táto pridelená kapacita by bola plne využívaná iba občas.

Toto viedlo k myšlienke ATM spôsobu prenosu dát, to znamená, že sa nebude pre službu rezervovať značná časť kapacity prenosovej cesty, ale dáta jednotlivých služieb budú organizované do dátových jednotiek, nazývaných bunka, ktoré budú nasledovať v prenosovej ceste za sebou bez definovaného poradia a budú vysielané podľa potreby. Tento spôsob vyžaduje, aby identifikácia kanála, ku ktorému bunka patrí, bola umiestnená priamo v bunke.

Tento spôsob nie je ničím novým. Bol už použitý v dátových paketových sieťach. Nové je aplikovanie tohto princípu tak, aby umožňoval integrovaný prenos rozdielnych služieb s rozdielnymi požiadavkami.

Výhodou tohto spôsobu je, že využitie kapacity prenosovej cesty je oveľa efektívnejšie. Ďalšou výhodou je, že multiplexovanie jednotlivých kanálov je úplne nezávislé od preno-sovej rýchlosti komunikačného kanála, čo znamená, že tento spôsob zaručuje úplnú nezá-vislosť medzi službou a sieťou, čo je veľmi dôležitý aspekt pre integráciu rozličných slu-žieb do jednej siete

Širokopásmové služby sú definované ako prostriedky (spojované alebo nespojované), ktoré poskytuje operátor siete pre podporu rôznych typov širokopásmových aplikácií cez integrovaný používateľský prístup, t.j. jednotný sieťový port, ktorý zabezpečuje prístup ku všetkým službám.

Širokopásmové aplikácie predstavujú rôzne možnosti využitia schopností širokopás-mových sietí. Typickými aplikáciami sú napr. vzájomné prepojenie sietí LAN, interaktívne video, videotelefón a videokonferencia. Schopnosti siete (služby) môžu byť pritom využí-vané rôznymi aplikáciami.

Pre B-ISDN boli definované dve základné kategórie služieb (z pohľadu siete):

• interaktívne širokopásmové služby – predstavujú vzájomnú výmenu informácií me-dzi účastníkom a objektom služby (databázou, mail službou alebo iným účastní-kom); delia sa do troch podtried:
  

  • konverzačné – pre obojsmernú komunikáciu v reálnom čase
  • výmena správ (messaging) – pre obojsmernú komunikáciu, ktorá sa neusku-točňuje v reálnom čase
  • vyhľadávacie (retrieval) – pre možnosť vyberania informácií z databáz a informačných centier, určených pre verejné použitie.

• distributívne služby – z pohľadu koncového používateľa, ktorému sú služby určené, majú v podstate pasívny charakter; delia sa do dvoch podtried:

• služby bez účastníckej kontroly
• služby s účastníckou kontrolou

Uvedené rozdelenie služieb sa týka výlučne širokopásmových služieb v B-ISDN s ATM. Jedná sa o delenie služieb z pohľadu používateľov služieb. Nezahŕňa existujúce a v súčasnosti už prevádzkované služby, ktoré nemajú širokopásmový charakter.

Jednou z hlavných výhod B-ISDN sietí s ATM technológiou je to, že svojim používa-teľom môžu poskytovať služby s garantovanou kvalitou (QoS – Quality of Service). Aby toto bolo možné zabezpečiť, musí používateľ už vo fáze zostavovania spojenia informovať sieť jednak o predpokladanej povahe, resp. charaktere prevádzky, ktorá bude po danom spojení prenášaná, a jednak o kvalite, ktorú bude pre dané spojenie požadovať. Zatiaľ čo charakter prevádzky je popísaný súborom prevádzkových parametrov, požiadavky na kvali-tu sú obsiahnuté v príslušnom QoS pre dané spojenie.

Niektoré vlastnosti prenášaných užitočných dát, ako napr. charakter toku dát zo zdroja, potreba synchronizácie, a pod., sú v rámci ATM zohľadnené transportnou vrstvou (AAL – ATM adaptačná vrstva), ktorá je podrobnejšie popísaná v rámci samostatnej podkapitoly tejto knihy.

Pre prenos užitočných dát v sieťach s ATM boli definované štyri triedy služieb (trieda A, B, C, D) – tab. 1.1. Od uvedených tried služieb sú odvodené rôzne typy služieb, repre-zentované rôznymi typmi vrstiev AAL (AAL1, AAL2, AAL3/4, AAL5).

Triedy služieb, uvedené v tab. 1.1., po prvýkrát definované v ITU-T, boli neskôr dopl-nené o nové podtriedy služieb X a Y (definované v rámci ATM Fórum), určené hlavne pre dátové a počítačové prenosy a odpovedá im služba vrstvy AAL5.

Tab. č.1.1 Klasifikácia služieb podľa ITU-T

Sledovanie, resp. kontrola dodržiavania ďalších prevádzkových parametrov sa usku-točňuje na úrovni ATM vrstvy. Pre túto vrstvu definovalo ATM Fórum 5 kategórií služieb. Každá kategória je charakterizovaná prevádzkou, ktorou bude sieť zaťažovaná a tiež po-žadovanými parametrami QoS:

Constant Bit Rate (CBR) Service – služba s konštantnou prenosovou rýchlosťou pre aplikácie vyžadujúce prenos v reálnom čase.
Typické aplikácie:
prenosy hlas/video, ktoré sú charakterizované konštantnou prenosovou rýchlosťou a požiadavkou na QoS parametre
Príklady: – videokonferencia, – interaktívne audio (napr. telefón), – distribúcia audio/video (prenos TV, distance learning, pay-per-view), – vyhľadávanie audio/video (VoD, audio knižnice), – hlasové služby nad ATM, napr. služby kompatibilné so 64 kbit/s N-ISDN

Real Time Variable Bit Rate (rt-VBR) – služba s premenlivou prenosovou rýchlosťou vyžadujúca prenos v reálnom čase
Typické aplikácie:
– Natívne ATM hlasové služby – s kompresiou šírky pásma a s potlačením ticha, – niektoré typy multimediálnych aplikácií vyžadujúce prenos v reálnom čase

Non-Real Time Variable Bit Rate (nrt-VBR) Service – služba s premenlivou prenoso-vou rýchlosťou nevyžadujúca prenos v reálnom čase

Typické aplikácie: – rôzne typy transakcií, napr. rezervácie leteniek, bankové transakcie, monitoro-vanie procesov, – frame relay interworking,

Unspecified Bit Rate (UBR) Service – služba s nešpecifikovanou prenosovou rýchlosťou
Typické aplikácie: – také, ktoré sú nenáročné na oneskorenie a straty buniek, – prenos, výmena, distribúcia, vyhľadávanie textu/dát/obrazu, – vzdialený terminál (telecommuting)

Available Bit Rate (ABR) Service – služba s dostupnou prenosovou rýchlosťou
typické aplikácie:- vzájomné prepojenie LAN, – LAN emulácia, – kritické dátové prenosy (bankové služby), – niektoré typy dátových komunikácií

Oblasti aplikácií pre rôzne kategórie služieb sú uvedené aj v tab. 1.2

Tab. 1.2 Oblasti aplikácií pre rôzne kategórie služieb

Optimálne: XXX Dobre: XX Dostatočne: X N/S: nevhodne Neoznačené: V súčasnosti sa s aplikáciou neuvažuje