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ATM em redes de computadores: histórico e conceitos básicos



UMATM, também conhecida como Modo de transferência assíncrona, é um conceito de telecomunicações, desenvolvido para a camada de enlace de dados, para transportar todo tipo de tipos de dados, como tráfego na web, voz, vídeo, etc., ao mesmo tempo que oferece QoS (Quality of Service ) ao mesmo tempo.

História do caixa eletrônico

Vejamos por que o conceito de ATM foi desenvolvido pela primeira mão. Na década de 1990, a velocidade da transportadora de dados móveis junto com a velocidade da internet viu um aumento da taxa de transferência. Por outro lado, outras tecnologias da internet, como chamadas de voz e chamadas de vídeo, também começaram a entrar na peça. Então, em poucas palavras, não era apenas o mundo da Internet, mas também o mundo da telefonia que estavam convergindo um para o outro. Assim, fatores de QoS de rede , como latência, jitter, taxa de dados, entrega de dados em tempo real, etc., tornaram-se mais importantes.
No entanto, os protocolos subjacentes ainda eram os mesmos em todo o mundo da internet, incluindo hardware, protocolos e software. Além disso, não havia nenhum conceito ou tecnologia sólida que, no nível de telecomunicações, pudesse abordar os problemas que surgiram em última instância ao mesmo tempo. Então, o caixa eletrônico nasceu.

Conceitos básicos de ATM

Aqui estão alguns dos conceitos de ATM fundamentais que são usados ​​na maioria das vezes:

Células

As unidades de transferência de dados mais básicas são chamadas de células na tecnologia ATM. Enquanto na camada de ligação de dados, as unidades de transferência de dados são conhecidas como os quadros, a unidade de transferência de dados para os conceitos de ATM foi denominada células. Um tamanho de célula é de 53 bytes, dos quais 5 bytes serão tamanho do cabeçalho e o resto dos 48 bytes será a carga útil. Isso significa que cerca de 10% do tamanho do pacote é o tamanho do cabeçalho.
Por exemplo, se transferirmos 53 GB de dados usando a tecnologia ATM de 53 GB, 5 GB serão apenas o cabeçalho. Para processar 5 GB por 53 GB, a tecnologia de processamento deve ser escalável e rápida o suficiente para fazer o trabalho. Você pode adivinhar como ATM o dirige? Caso contrário, continue lendo ...
Devido aos tamanhos fixos e menores (53 Bytes), foi mais fácil fazer um hardware de buffer mais simples. Mas, houve um monte de despesas gerais ao enviar pequenas quantidades de dados. Além disso, houve custos de segmentação e remontagem também devido ao maior compartilhamento do cabeçalho do pacote e sobrecarga ao processá-los.

Camadas ATM

O conceito de ATM inteiro, assim como o  sistema OSI , também foi dividido em diferentes camadas. A cada camada foi atribuído algum trabalho para fazer exatamente como cada camada do sistema OSI fez. Nós descreveremos o mesmo mais tarde no artigo.

Classe de serviços

Conforme discutido acima, o ATM foi introduzido para resolver o problema com o problema em tempo real de latência de dados e dados. Um conjunto de classe de serviços também foi introduzido, que foram baseados em certos fatores, como taxa de bits (constante ou variável), horários (quão rigorosa seria a sincronização de tempo entre a fonte e o destino) para facilitar usuários com diferentes requisitos, etc. . A outra classe de serviços também foi mencionada anteriormente no artigo.

Transferência assíncrona de dados

O ATM usa a transferência de dados assíncronos ao utilizar a multiplexação estatística, ao contrário da rede de comutação de circuitos onde a largura de banda é desperdiçada quando não há transferência de dados ocorrendo.

Tipo de conexão

No entanto, ele usa uma rede orientada a conexão para transferência de dados principalmente com a finalidade de Qualidade de Serviços. O ATM opera configurando uma conexão com o destino usando a primeira célula e o resto das células seguem a primeira célula para a entrega dos dados. Isso significa que a ordem dos pacotes é garantida, mas não a entrega dos pacotes.
Essa conexão é chamada de circuito virtual. Isso significa que, da origem para o destino, um caminho deve ser encontrado antes que a transferência de dados seja iniciada. Ao longo do caminho, todos os switches ATM (dispositivos) alocam alguns recursos para a conexão com base na classe de serviços que foi escolhida pelo usuário.

Transmissão média

Como mencionado anteriormente, o objetivo principal da introdução do conceito de ATM era fazer todos os tipos de transmissão de dados independentes de um meio. Isso significa que poderia funcionar tanto na telefonia como no lado de internetworking. O meio de transmissão pode ser um cabo CAT6, um cabo de fibra, uma WAN e até mesmo uma carga útil interna embalada de outros sistemas de suporte. Com tanta flexibilidade de transferência de dados, o ATM deveria oferecer um serviço de qualidade na maioria dos casos.
Ser independente de um meio também trouxe muitos problemas com a tecnologia ATM, que foram abordados na camada de convergência.
Alguns dos outros fatos interessantes que surgem das situações mencionadas acima são -
  • ATM também pode funcionar em CBR (taxa de bits constante), bem como VBR (taxa de bits variável), porque tem uma eficiência de transmissão de dados flexível.

Categorias de qualidade de serviço e serviço no ATM:

A qualidade do serviço na tecnologia ATM é tratada de diferentes maneiras, com base em um certo número de critérios. Com base nisso, diferentes categorias de serviços foram introduzidas, como taxa de bits disponível, taxa de bits não especificada, taxa de bits constante, taxa de bits variável, etc.

Camadas ATM

Assim como o modelo OSI, a pilha de protocolos ATM também foi dividida em três camadas com diferentes funcionalidades atribuídas:
  • ATM Adaptation Layer (AAL)
    • Convergence Sublayer (CS) e,
    • Sublayer Segmentação e Reassembly (SAR)
  • ATM Layer e,
  • Camada física
    • Subbloência de Convergência de Transmissão (TS) e,
    • Sublayer médio físico

ATM Adaptation Layer (AAL)

A principal função da camada de adaptação é o mapeamento de aplicativos para as células ATM. Se você está bem ciente da camada diferente do sistema OSI, então você pode relacionar a camada de adaptação com a camada de aplicação do modelo OSI.
Além disso, a camada de Adaptação também é responsável pela segmentação dos pacotes de dados e remontá-los no host de destino.

Subcampo de convergência

Já vimos que o conceito ATM foi introduzido para lidar com diferentes tipos de dados, juntamente com a taxa de transmissão variável. É a camada de convergência responsável por esses recursos.
Em termos mais simples, a camada de convergência é a camada em que diferentes tipos de tráfego, como voz, vídeo, dados, etc. convergem.
A camada de convergência oferece diferentes tipos de serviços para diferentes aplicativos, como voz, vídeo, navegação, etc. Uma vez que diferentes aplicativos precisam de diferentes tipos de taxa de transmissão de dados, a subcamada de convergência garante que esses aplicativos obtenham o que precisam. Alguns exemplos de serviços oferecidos pela subcamada de convergência estão aqui -
CBR (taxa de bits constante)
O CBR fornece uma largura de banda garantida e também é adequado para o tráfego em tempo real. No modo CBR, o usuário declara a taxa desejada no início da conexão configurada. Portanto, os recursos são definidos para a fonte em diferentes lúpulos ou estações. Além da taxa declarada requerida, o usuário também é garantido atraso e variações de atraso.
ABR (taxa de bits disponível)
Adequado para o tráfego explosivo e obter feedback sobre o congestionamento. No modo ABR, a fonte depende muito do feedback da rede. Se a largura de banda estiver disponível, mais dados podem ser transferidos. Isso ajuda a alcançar o rendimento máximo com perda mínima.
UBR (taxa de bits não especificada)
A UBR é uma solução mais barata e adequada para o tráfego explosivo. No modo de transferência UBR, o usuário não especifica a rede sobre o tipo de dados e taxa de bits que ele vai utilizar.
Assim, a fonte envia os pacotes de dados sempre que quiser. No entanto, existem também algumas desvantagens, como não há comentários sobre os pacotes de dados enviados. Como resultado, não há garantia de que o pacote atinja seu destino. Além disso, se houver congestionamento na rede, as células também podem ser descartadas.
VBR (taxa de bits variável)
No modo VBR, o usuário precisa declarar a taxa de bits máxima e média no início. Além disso, a VBR trabalha em tempo real e não em tempo real.
Por exemplo, o VBR pode ser usado para serviços em tempo real, como videoconferência. Por outro lado, ele também pode ser usado para serviços não-reais como buffer de armazenamento armazenado.

Tipos e serviços AAL oferecidos em detalhes:

Aqui está uma tabela dos serviços oferecidos sob diferentes tipos AAL:
Tipo AAL, Características do Tráfego
AAL 1, "Conexão orientada, taxa de bits constante (por exemplo, voz)"
AAL 2, "Conexão orientada, taxa de bits variável (por exemplo, vídeo baseado em pacotes)"
AAL 3 / AAL 4, "Conexão orientada, taxa de bits variável (por exemplo, transferência de arquivos), taxa de bits variável sem conexão (aplicativos de transferência de dados LAN, como relé de quadro)"
AAL 5, para dados Bursty com controle de erro nos protocolos de camada superior

Sublayer Segmentação e Reassembly (SAR)

Como o nome sugere, a camada SAR é responsável por segmentar dados de camada superior em células de 48 Bytes. Na extremidade receptora, a mesma camada reassemble os dados.
Quando o ATM foi criado, foi imaginado que esta tecnologia será escalável e suportaria alta velocidade. Para alcançá-lo, o tamanho da célula foi mantido em cerca de 48 Bytes para que a segmentação e a remontagem pudessem ser feitas com mais rapidez. Além disso, ele também usa chip ASIC (Circuito Integrado de Aplicação) no switch ATM para conseguir isso.

Camada ATM

  • A camada ATM é semelhante à camada de rede da camada OSI, embora tenha também as propriedades do link de dados.
  • Para configurar uma conexão, a camada ATM usa o endereço único global. O sistema ATM não é IP.
  • Os identificadores do caminho e do circuito são usados ​​uma vez que uma conexão foi estabelecida.

Por que a tecnologia ATM não sobreviveu?

Você já teve o suficiente sobre a tecnologia ATM e a pergunta "Por que a tecnologia ATM não sobreviveu, mesmo que fosse tão eficiente e avançada?"  Deve ter atravessado sua mente até agora.
Mesmo que o ATM tenha abordado muitos problemas e ofereceu uma solução à la carte para os usuários, havia muitas outras coisas que não podiam permitir que a tecnologia ATM competia por mais tempo. Aqui estão alguns dos motivos:

A velocidade da operação do dispositivo:

Muitos dos dispositivos ATM operavam a uma velocidade diferente do que vemos ao redor. Por exemplo, o OC3 operava em cerca de 155 Mbps e OC12 operava a 622 Mbps.

Hardware dispendioso e complexo

Como as indústrias de telefonia e internet estavam envolvidas, a padronização dessa tecnologia demorou muito. Com o tempo, também cresceu muito complexo, resultando no hardware sofisticado, que era muito caro em comparação com os dispositivos de redes de computadores normais. Por exemplo, os interruptores ATM foram mais caros do que os switches Ethernet que funcionam na camada 2.

Sistema de endereçamento não baseado em IP

Piorando a situação, a maioria dos softwares e hardware de rede disponíveis no mercado baseavam-se nas redes baseadas em IP, mas não nas redes ATM. Assim, no mercado, não havia muito software disponível para ATM. Além disso, ninguém queria mudar para o caixa eletrônico ao investir muito dinheiro na compra de novos equipamentos.

Demora

Por último, mas não menos importante, houve muita demora na padronização dos protocolos. Além disso, muitas empresas líderes em redes de computadores tentaram criar suas propriedades para influenciar o mercado.
Trazendo todas as empresas e grupos de trabalho (incluindo pesquisas e grupos de estudo) da telefonia, bem como o mundo da internet adiaram todo o processo de padronização.
Gradualmente, com o tempo, devido aos principais problemas mencionados acima e a outros problemas menores, o sistema de distribuição de jatos foi eliminado do mercado.
Se você está mais interessado nos tópicos similares, aqui está nossa cobertura em redes de computadores .
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