دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
مقدمه ای درارتباط با به وجودآمدن پروتکل ATM
با ورودبه قرن 21اینترنت به عنوان زیرساخت اصلی جهان ارتباطات درامده است درحال حاضرپروتکلTCP/IPبستراصلی جابه جایی دادههادراینترنت بوده وکلیه سخت افزارهاونرم افزارهای شبکه جهانی اینترنت براساس این پروتکل طراحی وساخته شده اندولی باتوجه به نقاط ضعف فراوان پروتکل فوق پروتکل های جدیدتری مانندATMبرای جایگزینی با ان طراحی شده اندلیکن مشکل عمده دراینجااست که درصورت تصمیم درجهت جایگزینی TCP/IPبادیگرپروتکل هاویاحتی اگربخواهیم نسخه جدیدتری رابه جای ان بکاربگیریم مستلزم ان است که کلیه نرم افزارهاوسخت افزارهای موجوددرسراسرجهان بامدهای جدیدترتعویض شوندواین یعنی میلیاردهادلارهزینه.
(درتکنولوژی ATMمی توان کیفیت سرویس راتضمین نمود)
1-1) مفهوم ATM وشبکه های مبتنی بر ATM
معماری ATM به منظور انتقال بسیار سریع داده ، صدا و تصویر بر روی خطوط انتقال عمومی ( سیم مسی و فیبر نوری ) طراحی و پیاده سازی شد. بر خلاف بسیاری از شبکه هایی که با آن آشنا هستیم ATM شبکه ای مبتنی بر سوئیچ است. بدین ترتیب در ATM برای انتقال اطلاعات باید ابتدا یک ارتباط هماهنگ بین مبدأ و مقصد و سوئیج های میانی برقرار شود به این ارتباط مدار مجازی گفته می شود . ATM می تواند اطلاعات را به روش " بدون اتصال" یا Connection less ارسال کند ولی از این قابلیت به ندرت استفاده می شود و نیز قادر به انتقال مؤثر داده ها بر روی خطوط عمومی (فیبر) تا نرخ 1Gbps است. تکنولوژی بکار رفته در شبکه های امروزی از جمله عمومی ترین آن یعنی IP از نوع بدون اتصال است. در پروتکل های بدون اتصال ، مشکل اساسی و اجتناب ناپذیر آنست که هیچ تضمینی در رسیدن داده ها به مقصد مورد نظر وجود ندارد ولیکن ATM پروتکلی اتصال گراست و قبل از هرگونه مبادله داده یک "مدارمجازی"یا به اصطلاح یک "نشست" از طریق سوئیچ ها برقرار می کند پس از آنکه داده ها مبادله شد ، مدار مجازی که حاصل هماهنگی قبلی سوئیچها است از بین خواهد رفت . ATM تنها معماری مبتنی بر انتقال اتصالگرای داده ها نیست . در حقیقت همتا و مکمل IPیعنی TCP نیز پروتکلی اتصالگراست. بدون شک ATM بهترین مثال مطمئن و اتصالگرای داده هاست. عامل مؤثر و کلیدی در سرعت بسیار بالای ATM قالب داده ها و ساختار فریم ها در این معماری است. تمام پروتکلهای مسیریابی بسته هایی را مسیریابی و هدایت می کنند که اندازه ثابت و مشخصی ندارند یک بسته IP می ماند از 20 بایت تا 64 کیلو بایت متغیر باشد . در این پروتکل ها گیرنده بسته ابتدا سرایند آن را پویش می کند تا حجم و اندازه دقیق بسته را استخراج نماید. زمان پردازش یک بسته بنا به اندازه آن متغیر است . در مقابل ATM داده ها را در قالب بسته هایی کوچک و با اندازه ثابت که سول نامیده می شودانتقال می دهد. سلولهای ATM فارغ از آنکه چقدر داده در خود حمل می کنند هرکدام 53 بایت هستند. در هر سلول 53 بایتی 5 بایت سرایند (Header) و 48 بایت بخش حمل داده (PayLoad) است. اگرچه سلولهای ATM دارای اندازه ثابت هستند ولی با این وجود قطعاً به داشتن سرایند نیازمندند. سرایند هر سلول ATM مبدأ و مقصد سلول را مشخص می کند . طول ثابت و کوچک سلولها باعث شده تا معماری ATM روشی بسیار کارامد و مؤثر برای انتقال صدا و تصویر دیجیتال باشد عمل دیگرموفقیت و سرعت ATM طراحی آسنکرون آن است .آسنکرون بودن ATM بدین معناست که سوئیچها قادرند سیگنالهای حامل داده را بطور همزمان هم بفرستند و هم بگیرند و هیچ هماهنگی خاصی بین سیگنالهای ارسال و دریافت نیاز نخواهد بود ماهیت آسنکرون بودن ATM از قالب ثابت سلولها ناشی می شود از آنجایی که سلولها دارای اندازه 53 بایتی هستند هر سوئیچ دقیقاً می داند که دریافت یک سلول چقدر طول می کشد و بدین ترتیب در خلال ارسال سلولها یک سوئیچ می تواند از سوئیچ دیگر سلولی را دریافت نماید.
3-1) مفهوم ATM
در ATM واژه ناهمزمان ، به روش انتقال فیزیکی اشاره ندارد که در B_ISDN در واقع همزمان است ( برای مثال در SDH/SoNET ). کلمه همزمان به روشی اشاره می کند که در آن , عرض باند میان اتصالات و کاربران پخش می شود. عرض باند در شیارهای زمانی با طول ثابت تقسیم می شود. این شیارهای زمانی در صورت نیاز کاربر ، در اختیار او قرار می گیرد و به همین دلیل ، مو قعیت زمانی از پیش تعیین شده ای را ندارد مد انتقال نشان دهنده نوعی روش چند تافت سازی و سوئیچینگ است.
مفهوم ATM با چند اصل تعریف می شود :
• تمامی اطلاعات به شکل واحدهای اطلاعاتی با طول ثابت موسوم به سلول حمل می شوند و سلول ، از یک سرایند و یک حوزه اطلاعات که گاهی محموله یا بار ترافیکی نامیده می شود تشکیل شده است.
• ATM اتصالگراست و سلول های موجود در یک اتصال مجازی یکسان ، ترتیب خود را حفظ می کنند.
• منابع ترافیکی می توانند سلولها را موقعی که مورد نیاز است ، تولید کنند یعنی بدون موقعیت زمانی از پیش تعیین شده و لذا سلولها برچسب های صریح برای شناسایی اتصال دارند.
• کارکرد اصلی سرایند سلول ، شناسایی سلولهای متعلق به اتصال مجازی یکسان است.
• برچسب های شناسایی فقط معنای محلی دارند ( لذا آدرس های صریحی نیستند) و در هر سوئیچ ترجمه می شوند.
• حوزه اطلاعات بطور شفاف حمل می شود به عنوان مثال هیچگونه عمل کنترلی خطایابی بر روی این حوزه صورت نمی گیرد.
• جریانهای سلولی ، بطور نا همزمان تحت عمل چندتافت سازی با تقسیم زمانی قرار می گیرند.
مشاهده می شود که ATM روشی است برای یکپارچه سازی تمامی ترافیک در سطوح انتقال ، دسترسی کاربر و سوئیچینگ.
مهمترین مزیت ATM برای UNI آن است که تخصیص پویای باند را در تمامی موارد امکان پذیر می کند. یعنی عرض باند را در موقع نیاز به منابع ترافیک واگذار می کند. وقتی واگذاری عرض باند ATM را با روش انتقال همزمان (STM) مقایسه می کنیم که در آن شیارهای زمانی متناوب برای اتصالات ذخیره می شود، می بینیم که در STM واسط به نرخهای غیرقابل انعطاف و ثابتی محدود می شود. ATM به واسط های با نرخ بیت متغیر اجازه می دهد بدون آنکه برای واسط های با نرخ بیت ثابت مانعی باشد. ATM به عنوان نوعی روش چندتافت سازی بطور بالقوه می تواند از تسهیلات انتقالی ، بطور کارامدتری نسبت به TDM همزمان استفاده کند. در TDM همزمان ، یک قاب متناوب مرکب از شیارهای زمانی کوتاه ( معمولاً به اندازه یک بایت) روی یک پیونده انتقال تعریف می شود) و اتصالاتی که در آن پیونده سهیم هستند موقعیتهای ثابت شیار زمانی در هر قاب ، برایشان ذخیره شده است. در TDM ناهمزمان می توان از این عدم کارایی جلوگیری کرد زیرا در آن شیارهای زمانی ، در هنگام نیاز به اتصالات واگذار می شوند اما یک برچسب پیشوندی هم برای هر شیار زمانی مورد نیاز است تا اتصال را مشخص و شناسایی نماید.در نتیجه ، شیارهای زمانی بزرگتر از بایتها هستند تا برچسبها بتوانند کسر کوچکی از کل عرض باند را مصرف کنند. همچنین برای هر شیار زمانی ، یک عمل پردازش نیز مورد نیاز است و ذخیره سازی در یک حافظه موقتی لازم است تا تنازع را برطرف کند . ATM نمونه ای از این روش TDM ناهمزمان و برچسب داراست که در آن برچسب های شناسایی واقع در سرایند سلول ، فقط اهمیت محلی دارند نه اهمیت سراسری از انتها تا انتها.
ATM به عنوان نوعی روش چندتافت سازی ، از امکان بالقوه استفاده مؤثر انگیزه گرفته است به عنوان یک روش سوئیچینگ در مقایسه با STM ( یا سوئیچینگ مداری با نرخ چندگانه) مزیت اصلی آن است که ضرورتی برای اختصاص حداگثر نرخ ندارد . در حالی که STM دارای ضرورت است. اختلاف دیگر آن است که در ATM ، سلولها بصورت شبکه ای پردازش می شوند در حالیکه STM ترافیک را بطور شفاف از شبکه عبور می دهد . از نظر بارپردازشی ، این نوعی عیب به شمار می رود اما این امکان را می دهد که شبکه کنترل بیشتری روی مسیریابی ، کنترل خطا ، کنترل جریان نسخه سازی و اولویتها داشته باشد. مثلاٌ با در نظر گرفتن اولویتها ، شبکه می تواند روی رفتار ترجیحی برای یک کلاس ترافیکی نسبت به کلاس دیگر در سطوح اتصالات مجازی یا سلولهای انفرادی ، کنترل داشته باشد. از اینرو ATM به عنوان نوعی روش سوئیچینگ که توانایی کنترل جزئی و قابل انعطاف ترافیک شبکه را دارد، می تواند انگیزه بالاتری ایجاد نماید اساساً دو نتیجه نامطلوب از ماهیت ناهمزمان ATM ناشی می شود. از آنجا که منابع شبکه رزرو نمی شود لذا وقتی ترافیک بسیار زیادی بسوی منابع حافظه موقتی محدود هجوم می آورد ، امکان تراکم ترافیک ایجاد می شود که ضرورتاً سبب ازدست رفتن سلولها می شود.نتیجه دیگر ، تأخیرهای متغیر سلولی در گذر از شبکه است که بیشتر ناشی از تأخیرهای تصادفی صف بندی در هر سوئیچ است . از این رو ، مفهوم کیفیت سرویس (QOS )بر حسب تأخیرهای سلول و نرخ تلفات سلولی، در بحثهای ATM اساسی است. قرار است B_ISDN کلاسهای کیفیت سرویس چندگانه اتصالات مجازی را برای گستره ای از انواع ترافیک با الزامات QOS متفاوت ، پشتیبانی نماید. پشتیبانی از چند کلاس ترافیکی و حفاظت از QOS آنها در حالی که به طور همزمان اشتراک آماری و استفاده از منابع شبکه را به حداکثر برساند ، مشکل ترین چالشی است که در پیاده کردن ATM وجود دارد.
4-1) شبکه های مبتنی بر ATM
دو نوع شبکه مبتنی بر ATM وجود دارد :
• عمومی (Public )
• اختصاصی (Private)
شبکه های عمومی ATM را که در اختیار کلیه متقاضیان عادی قرار می گیرد ، شرکت های مخابراتی تأسیس و مدیریت می کنند در حالی که شبکه های اختصاصی با اهداف خاص توسط یک سازمان یا مؤسسه پیاده سازی می شوند. البته مرز تفکیک شبکه های عمومی و اختصاصی ATM چندان روشن و شفاف نیست زیرا ممکن است برای برقراری ارتباط بین دو شبکه ATM اختصاصی از یک شبکه ATM عمومی استفاده شود در این حالت نمی توان به کل چنین شبکه ای به صورت یک کمیت واحد نگریست و آنرا عمومی یا اختصاصی تلقی کرد. طراحی شبکه های مبتنی بر ATM نسبتاً ساده است در حالیکه تکنولوژی ساخت پیچیده ای دارد و در آن از روشها و الگوهای پیشرفته سوئیچینگ بسته (Packet Switching)استفاده شده است . هر ابزار موجود در شبکه ATM یکی از دو حالت زیر را دارد یا یک سوئیچ ATM است یا یک سیستم پایانی. سوئیچ ATM ابزاری است که مجموعه ای از شبکه ها را بهم متصل و مرتبط می کند یعنی داده ها از یک شبکه به شبکه دیگر منتقل و هدایت می کند و یک سیستم پایانی ATM که به اختصار ES نامیده می شود ابزاری است که به شبکه ATM متصل است ولی سوئیچ نیست . ES ها تولید کننده یا مصرف کننده اطلاعات هستند در حالیکه سوئیچ های ATM هدایت کننده آنها محسوب می شوند.
شکل2-1 واسط های ویژه ATM که بین شبکه های عمومی و خصوصی فرق می گذارد.
5-1) اجزاء ساختار شبکه ATM و مشخصات آن
اجزاء شبکه ATM عبارتند از : کارت شبکه ATM ، سوئیچ ATM ( به منظور ارسال هر سلول به مقصدش) و یک نرم افزار.
مهمترین مزایای ATM عبارتند از :
• پهنای باندی دارد که اندازه آن وابسته به نیاز کاربر است.
• سرویس ارتباط گرا (Connection Oriented ) دارد.
• سوئیچهای ATM از مالتی پلکس کردن آماری استفاده می کنند.
• سرویس هایی با کیفیت بالا ارائه می دهد.
• از رسانه انتقال متفاوت مثل کابل نوری یا UTP پشتیبانی می کند.
• حجم وسیعی از اطلاعات را مدیریت می کنند.
• این فن آوری با شبکه های LAN و WAN فعلی کار می کند و از پروتکلهای متداول اخیر مثل TCP/IP پشتیبانی می کند.
• و بالاخره از مهمترین و بارزترین مزایای شبکه ATM که باعث جلب توجه به آن شده است سرعت بسیار بالای آن است که از مرز کیلو و مگابیت در ثانیه فراتر رفته و در حد گیگا بیت در ثانیه است. اما در کنار این مزایا یک عیب نیز وجود دارد و آن پرهزینه بودن تجهیزات و مشکل بودن پیاده سازی و نصب این نوع شبکه و نیز عدم سازگاری آن با تجهیزات فعلی مخابرات کنونی به دلیل مدرن بودن این نوع شبکه است.
بطور کلی می توان گفت که ساختار شبکه ATM از سه قسمت عمده تشکیل شده است :
الف- دستگاههای واسط خاصی بنام Switch of ATM که کاملاً دیجیتالی پیشرفته اند.
ب- کابل فیبر نوری که به عنوان رسانه انتقال دیتا عمل می کند.
ج- مجموعه ای از کامپیوترها در شبکه ATM یا به عبارت کلی End Point ها.
در اینجا منظور از End Point ، در واقع جایی است که کاربران با آن سروکار دارند و از آن نقطه به شبکه متصل می شوند مانند رایانه و ...
شکل 3-1یک شبکه ATM همراه با سوئیچ ها و EndPoints
برای پیاده سازی شبکه ATM و ارتباط آن باسایر شبکه ها از دستگاههایی بنام Gateway استفاده می شود که پروتکل ها و سخت افزار های مختلف را بهم تبدیل می کند مثلاً برای اتصال یک PC به یک رایانه Mainframe که دارای سخت افزار مختلف اند از این دستگاه استفاده می شود به خاطر پرهزینه بودن این نوع از شبکه و گران بودن سخت افزار آن معمولاً به کمک نرم افزارهای شبیه ساز ابتدا آن را تست و امتحان کرده و بعد به صورت واقعی آن را پیاده سازی می کنند.
مشخصات ATM به شرح زیراند:
• سوئیچینگ سلول (Cell Switching) : یک سلول حامل اطلاعاتی در مورد مسیریابی جهت انتقال داده ها می باشد. سوئیچ این اطلاعات را خوانده و مسیر مناسب را انتخاب می کند.
• انتقال ارتباط گرا( Connection_Oriented transmission) : بدین معنی است که قبل از مبادله داده ها بین دو ایستگاه باید بین آن دو ارتباط برقرار شود.
• اندازه سلول (Cell Size ) : اندازه سلول همواره ثابت بوده و برابر 53 بایت است.5بایت آن به عنوان یا Header تعلق دارد و 48 بایت دیگر به PayLoad متعلق است.
• تأخیر (Delay ) : تأخیر بین ارسال و دریافت بسیار کوتاه است.
• سوئیچینگ (Switching) : عمل سوئیچینگ با سرعت بسیار زیادی انجام می شود.
6-1) دورنمای ATM
ATM پروژه ای است که توسط صنعت تلفن کشف شد زیرا پس از اترنت بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفت. صنعت کامپیوتر در صدد استاندارد سازی تکنولوژی شبکه ای با سرعت بالا نبود شرکت های تلفن این خلأ را با ATM پرکردند. گرچه ATM توانایی تحویل اطلاعات را به تمام نقاط با سرعت بیشاز 1Gbps نوید می دهد این ادعا ساده نیست ATM اساساً راهگزین بسته ای با سرعت بالا است . ATM یک رابط انتقال بسته کارامد است که از بسته هایی با اندازه ثابت به نام سلولها استفاده می کند. استفاده از اندازه ثابت و قالب ثابت ، باعث ایجاد طراحی کارامد برای انتقال از طریق شبکه های با سرعت بالا می شود. رسانه انتقال ATM فیبر نوری است اما برای فواصل کمتر از 100 متر می توان از کابل هم محور یا زوج سیم های بهم تابیده شده استفاده کرد.
7-1) فرمت سلول ATM
ATM در سرعت های بالا از فن آوری VLSI برای سگمنت کردن داده ها به منظور تبدیل آنها به سلول استفاده می کند . هر سلول شامل 53 بایت می باشد که 5 بایت آن به عنوان Header تعلق دارد و 48 بایت دیگر به PayLoad تعلق می گیرد.
شکل زیر فرمت سلول ATM را نشان می دهد.
شکل4-1 فرمت سلول ATM
استفاده از سلولهای با اندازه ثابت و کوچک چندین فایده دارد . اول ، استفاده از سلولهای کوچک می تواند باعث کاهش تدخیر انتظار در صف برای سلولی با اولویت بالا شود زیرا اگر کمی بعد از سلولی با اولویت کمتر برسد که منبعی برای مثال فرستنده را در اختیار گرفته است ، کمتر منتظر می شود. دوم ، به نظر می رسد سلولی با اندازه ثابت می توانند به صورت کارامدتری سوئیچ شوند که برای سرعت های قبلی بالای ATM بسیار مهم است. با سلولهایی با اندازه ثابت ، پیاده سازی مکانیزم سوئیچینگ در سخت افزار آسانتر است.
شکل 5-1 انواع فرمت Header در ATM
ATM دو نوع فرمت برای عنوان (Header) تعریف می کند. یکی برای عنوان سلول UNI و دیگری برای عنوان سلول NNI .
1-7-1) عنوان سلول UNI (UNI Cell Header)
عنوان سلول UNI چگونگی برقراری ارتباط بین ایستگاههای پایانی ATM (ایستگاههای کاری یا مسیریاب ها ) و سوئیچهای ATM را تعیین می کند. شکل 6-1 فرمت header سلول UNI را نشان می دهد.
Field Length in bits
8 4 8 16 3 1
HEC CLP PT VCI VPI GFC
شکل 6-1 فرمت Header سلول UNI
فیلدهای عنوان سلول UNI و NNI همانطور که در شکل 6-1 و 7-1 نشان داده شده را شرح می دهیم.
• فیلد GFC(Generic Flow Control) یا کنترل جریان عمومی :
در سراید سلول داخلی شبکه ظاهر نمی شود ، اما در رابط کاربر _ شبکه وجود دارد. در این صورت می تواند برای کنترل جریان در رابط کاربر _ شبکه محلی استفاده شود و مهیا کننده وظایف محلی باشد. این فیلد می تواند در کنترل جریان ترافیک برای دستیابی به کیفیت های سرویس متعدد ، به کاربر کمک کند. در هر صورت ، مکانیزم GFC برای کاهش شرایط پرباری کوتاه در شبکه استفاده می شود. این فیلد از 4 بیت تشکیل شده و مشخص می کند که چند ایستگاه از یک رابط ATM منفرد بطور اشتراکی استفاده می کنند.
• فیلد VPI(Virtual Path Identifier) یا شناسه مسیر مجازی :
شامل فیلد مسیریابی برای شبکه است . این فیلد شامل 8 بیت در رابط کاربر _ شبکه و 12 بیت در رابط شبکه _ شبکه می باشد و به همراه VCI برای تعیین مقصد بعدی یک سلول هنگام عبور از مجموعه ای از سوئیچ های ATM بکار می رود.
• فیلد VCI (Virtual Channel Identifier) یا شناسه کانال مجازی :
این فیلد از 16 بیت تشکیل شده و به همراه VPI برای تعیین مقصد بعدی یک سلول هنگام عبور از مجموعه ای از سوئیچ های ATM بکار می رود. VPI مسیر مجازی خاصی را انتخاب می کند و VCI مدار مجازی خاصی را در این مسیر مجازی انتخاب شده بر می گزیند.
• فیلد PT (Payload Type) یا فیلد نوع محموله :
این فیلد مشخص کننده نوع دیتا در پکت می باشد و از 3 بیت تشکیل شده است. اولین بیت تعیین می کند که آیا PayLoad شامل اطلاعات است یا شامل داده های کنترلی. دومین بیت نشان دهنده وجود و تراکم ازدحام است و بیت سوم نشان می دهد که آیا این سلول آخرین سلول از مجموعه سلولهایی است که بیانگر فریم AAL5 است یا خیر .در جدول 1-1 مقادیر فیلد PTI آمده است.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 25 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
ورود به قرن 21اینترنت به عنوان زیرساخت اصلی جهان ارتباطات درامده است درحال حاضرپروتکلTCP/IPبستراصلی جابه جایی دادههادراینترنت بوده وکلیه سخت افزارهاونرم افزارهای شبکه جهانی اینترنت براساس این پروتکل طراحی وساخته شده اندولی باتوجه به نقاط ضعف فراوان پروتکل فوق پروتکل های جدیدتری مانندATMبرای جایگزینی با ان طراحی شده اندلیکن مشکل عمده دراینجااست که درصورت تصمیم درجهت جایگزینی TCP/IPبادیگرپروتکل هاویاحتی اگربخواهیم نسخه جدیدتری رابه جای ان بکاربگیریم مستلزم ان است که کلیه نرم افزارهاوسخت افزارهای موجوددرسراسرجهان بامدهای جدیدترتعویض شوندواین یعنی میلیاردهادلارهزینه. (درتکنولوژی ATMمی توان کیفیت سرویس راتضمین نمود)