ATM Network ve Yapısı Nedir ?

0
51

ATM Network ve Yapısı Nedir

ATM Network ve Yapısı Nedir ?

Eş zamansız aktarım modu (asycnhronous transfer mode) verileri hücreler halinde ve hızlı bir şekilde ileten bir protokoldür. Elektronik ve dijital veri iletim sistemlerinde, ATM data trafiğini küçük ve sabit boyuttaki hücrelere kodlar.

1980 yılında ATM için birtakım standartlar belirlenmiştir. ATM ‘nin yaratılmasındaki amaç,   resimleri transfer edebilecek single mode network yapmaktır.  International Telecommunications Union ve ATM forum , standartların yaratılması için  çalışan  birimlerdir.

ATM protokolü bağlantı temellidir. Özellikle ses, video iletişimi için kullanılmaktadır. ATM her türden network trafiğini (veri, ses, video ve TV sinyalleri)  53-byte’ lık hücreler halinde iletir. Hücre aktarımı tekniği veri iletimi için paketlemenin,  paket anahtarlamanın bir türü sayılabilecek yöntemdir. Bu teknik sanal devreler oluşturarak devre anahtarlamanın avantajlarından da faydalanır.

ATM teknolojisi çok geniş bir dizi ağ cihazında uygulanmıştır:

  • PC, istasyonu ve sunucu ağ arabirim kartları· Anahtarlamalı Ethernet ve Token Ring çalışma grubu hub’ ları

    · Çalışma grubu ve kampüs ATM anahtarları

    · ATM enterprise ağ anahtarları

    · ATM çoğullayıcıları

    · ATM uç anahtarları

    · ATM omurga anahtarları

ATM, bir tarife baz alınarak son kullanıcı hizmeti olarak verilebildiği gibi,  diğer ağ hizmetleri için bir alt yapı olarak kullanılabilir. En temel hizmet yapıtaşı ATM sanal devresidir. ATM ayrıca geniş bir dizi uygulama ihtiyaçlarını karşılamak için hizmet sınıfları tanımlar.

 GELİŞİMİ

ATM, broadband ISDN’nin 1970’li ve 1980’li yıllarda gelişiminde yer almış bir teknolojidir. Paketlemenin gelişmiş hallerinden biridir. Daha önceleri yerel ağlarda kullanılması beklenmişti fakat günümüzde daha çok  iletişimleri hızlı gerçekleştirmek için kullanılır. Ayrıca bilgisayar ağlarının omurgası sayılmaktadır.

ÖZELLİKLERİ

ATM ile yüksek veri işleme/iletme hızları elde edilebilir. HDTV için 155 Mbps , ve diğer yerlerde 622 Mbps en çok kullanılan hızlardır.ATM nin diğer transfer modlarıyla, hız ve karmaşıklık düzeyinden ilişkisi şekildeki gibidir:

Devre Anahtarlama (Circuit Switching):

Genelde telefon ağlarında kullanılan bir yöntemdir. Bir iletim sırasında ilgili bağlantı tarafından kullanılan adanmış kapasiteli bir kanal oluşturur.Belirli zaman aralıklarında kümeler(time slot)  gönderir ve daha sonra bu kümeler birleşip frame’leri oluşturur. Pür hat anahtarlamalı sistemlerde her kümede bulunan bit miktarı aynıdır. Bir hat bağlantı boyunca bir uygulamaya atanır. Sistemde oluşacak gecikmeler iletim hattında olan gecikmelere bağlıdır.

Multirate Circuit Switching:

Devre anahtarlamayı geliştirme amacındadır ve bir bağlantı için birden fazla küme kullanır. Böyle bir sistemde her farklı time slot için özel bir anahtar kullanılır. Time slot’ların senkronize edilmesi, basic rate’in seçilmesi gibi zorlukları vardır.Örneğin basic rate büyük bir değer seçilirse, küçük hat isteyen servisler gereksiz yere kaynak tüketmiş olacak.Paket Anahtarlama (Packet Switching):

Bu transfer modunda kullanıcı bilgileri paketler halinde taşınmaktadır.Kullanıcının bilgisinin yanında hata kontrol,  başlık, akış vb. Için kullanılan alanlar bulunur.

Frame Relaying:

Paket anahtarlamalı yöntemlere nazaran daha az fonksiyonelliğe sahiptir. Bu da ağ içi anahtarlama noktalarında daha hızlı bilgi işleme imkanı sağlar.Paket boyu değişkendir.

Cell Relaying(Fast Packet Switching-ATM):

Ağda minimum işlevsellikte paket anahtarlama karakteristiğine sahiptir. Gönderici ile alıcı arasında bir senkronizasyon yoktur. ATM’de ağ içinde CRC ya da ARQ türünden hata kontrol fonksiyonları yoktur. Hat anahtarlamada olduğu gibi hataların düzeltilmesi uç noktalardaki protokollere bırakılmıştır. Sabit büyüklükteki kısa paketleri donanım ile anahtarlamak, değişken büyüklükteki paketleri yazılım ile yöneltmekten çok daha hızlıdır .Paketlerin küçük olmasından dolayı bant genişliği uzun süre işgal edilmez.ATM ‘in Frame Relay’den en önemli farkı, ATM’de verilerin sabit ve küçük boyutlu paketler (hücreler) halinde iletilmesidir. Frame Relay de ise paket boyu değişkendir.

ATM Hücre Yapısı

ATM’de 53 byte’lık sabit uzunlukta, özel hücre paketleri kullanılır.53 byte’ın ilk 5 byte’ı header’dır. Geriye kalan 48 byte ise kullanıcı verisini içermektedir. Başlık, bağlantı kimliğini  içerdiğinden,  ATM anahtarları gelen hücreleri ne tarafa iletmeleri gerektiğini bilirler. Bütün hücreler aynı yolu izlerler.  Her ne kadar hücreler belli bır sırayı takip etseler de, hücrelerin hedefe varıp varmadığı genelde kontrol edilmez

 ATM’deki hücre tipleri

  • Unassigned cells(İşaretsiz Hücreler)
  • Meta-Signaling Cells(Meta-Sinyalleşme Hücreleri)
  • General Broadcast Cells(Genel Yaygın Hücreler)
  • Point-to-Point Signaling Cells(Noktadan Noktaya Sinyal Hücreleri)
  • F4 ve F5 Hücreleri
  • Resource Management Cells(Kaynak Yönetim Hücreleri)
  • ILMI (Interim Local Management Interface) Cells(Yerel Yönetim Arayüz Hücreleri)

 

   Sabit Uzunluğun Nedeni

Sabit uzunlukta hücreler kullanıldığında  verim , gönderilecek bilginini büyüklüğüne göre değişir.Verim formulü:

Gönderilen Bilgi/ Gönderilen Hücre Sayısı*53

Eğer gönderilecek bilgi küçük miktardaysa bu oran yüksek olmaz.Gönderilecek bilgi 48 byte’ın tam katıysa maksimum etkinliğe ulaşılır.Değişken uzunlukta hücreler kullanılınca system %100 etkinliğe ulaşır. Ancak, farklı uzunluktaki paketlerin buffer’da saklanması sorun olmaktadır ve karmaşık algoritmalar gerektirir. Bu sebeple değişken uzunluklu hücre kullanımı engellenmiştir.

  53  Byte’ın Nedeni

Hücrenini boyutunun artması aslında iyi bir şeydir.Daha fazla veri yollanabilmektedir. Başlıklardan kaynaklanan overhead oranı azalır. Ancak paketleme sırasında gecikme artar. Bütün bu etkenler göz önüne alınarak hücredeki bilgi sahasının boyutunun 32 ya da 64 byte civarında olması öngörülmüştür (Avrupa ses iletimindeki kolaylığından dolayı 32, Amerika ve Japonya ise etkinliğinden dolayı 64 byte’lık boyutlarda ısrar etmişlerdir). Sonuçta 48 byte bilgi + 5 byte başlık olmak üzere 53 byte hücre boyutu olarak kabul edilmiştir.

ATM Cihazları

Bir ATM ağı ,ATM switch ve ATM bitiş sistemlerinden oluşur. ATM switch, ATM ağı üzerinde hücre iletimini sağlar. ATM switch, hücreyi kendinden önceki bir bitiş noktasından veya başka bir switchten alır. Sonra, hücrenin başlık bilgisini inceler ve günceller.Hücreyi kendi doğrultusundaki dış arayüze anahtarlar.Bu işlemleri mümkün olduğu kadar hızlı yapmaya çalışır.ATM bitiş noktası bir ATM ağ arayüzü içermektedir.

Ağ Arayüzleri

ATM, birbirine ATM linkleriyle noktadan noktaya şeklinde bağlı ATM switchlerinden oluşur.ATM switchleri iki tane arayüz tipini destekler.Bunlar: NNI (Network- to- Network Interface) ve UNI(User- to- Network Interface).

Switch ‘in bir kullanıcıda veya herhangi bir telefon şirketinde bulunmasına gore UNI ve NNI ‘ler  genel(public) ve özel(private) olmak üzere ikiye ayrılırlar. Bir özel UNI, bir ATM  switch ‘i ve bir ATM bitiş noktasına bağlıdır.Genel UNI ise bir ATM bitiş noktasına veya özel switchten genel switche olan bağlantılara sahiptir.Özel NNI ise diğeriyle aynı organizasyona sahiptir, fakat iki tane ATM switch ‘i içerir.B-ICI, iki genel switch’e farklı servis sağlayıcılarından bağlanır.

ATM Hücre Başlığı Yapısı

Hücre başlığı UNI veya NNI yapısında olabilir.UNI başlığı, özel ATM ağlarında, ATM bitiş noktaları ile ATM switch’leri arasında haberleşmeyi sağlar.NNI başlığı ise ATM switch’leri arasında bağlantıyı, haberleşmeyi sağlar. Zaten, başlığın en temel görevi hücrenin aynı kanal üzerindeki diğer sanal kanallarla bağlantısını tespit edip, uygun yönlendirme işlemini yapmaktır. NNI başlığı GFC alanını içermez. Fakat NNI başlığında VPI  alanı bulunur. UNI ve NNI hücre  yapıları aşağıdaki gibidir.

ATM Hücre başlıklarının alanları şu şekildedir:

GFC(Generic Flow Control):Bir ATM arayüzünü kullanan çok sayıda istasyonu tanımlayıcı birtakım yerel fonksiyonlar içerir.

VPI(Virtual Path Identifier):Hücrenin birçok ATM switchi arasından kendi lokasyonuna gitmesi sırasında hücrenin ikinci durağını içerir.VCI ya göre daha yüksek önceliklidir.

VCI(Virtual Channel Identifier):Adresleme işleminin bir bölümünü içerir.Aynı kanala sahip olan hücrelerin VCI ları da aynıdır.

PTI(Payload Type Identifier):İlk bite bakar ve verinin kullanıcı verisi ya da control verisi olup olmadığını anlamaya çalışır.Kullanıcı verilerinde bit sıfır olur.Kontrol verilerinde ise 1’dir.

CLP(Cell Loss Priority):Ağ üzerinde bir kalabalık ve çarpışma durumları olduğunda hücrenin azledilip azledilmeyeceğini kontrol eder. CLP0 a sahip olan hücreler CLP1 e göre daha yüksek önceliklidir.

HEC(Header Error Control):Başlığın yalnızca ilk dört byte ındaki  checksum değerini hesaplar.Hataları düzeltir. Bu işlemi yaparken CRC den yararlanır.

ATM Bağlantıları

İki çeşit ATM bağlantısı vardır.Sana yollar(virtual path) virtual path identifiers(VPI) tarafından tanımlanır. Sanal kanallar (Virtual channel)  ise VPI kombinasyonları ve virtual channel identifiers(VCI) tarafından tanımlanır.Sanal yol, sanal kanalların bir paketidir. Tüm VCI ve VPI ‘lar belli bir bağlantıda yerel bir işarete sahiptirler ve bu her switch’te değişir. Transmission path(İletim Yolu) ise sanal  kanal ve sanal yolları transfer eden fiziksel bir medyadır. Birbirini takip eden hücre dizileri kullanıcıdan yola çıkarak ağ ortamında hareket eder veya hücre dizileri kullanıcıya yine ağ ortamında döner. İki yönlü bir iletim söz konusudur.  İletim ortamının bant genişliğinin arttığı durumda kullanılan hücre sayısı boş  kalanlara göre artış gösterir. Bu durum bant genişliğinde uyumluluğu sağlar.

ATM  Anahtarlama

ATM anahtarlamasındaki temel fikir mantıksal bir kanaldan anahtara giren bilginin yol üzerindeki bir sonraki noktaya iletilmesi için başka bir ATM kanalına yönlendirilmesidir. Genelde bir anahtardan çıkan çok sayıda mantıksal ATM kanalı olmasından dolayı, yönlendirmeden önce ilgili çıkış kanalı seçilmelidir. Bu seçim, giriş portunun numarasına ve hücrenin VPI, VCI değerlerine bağlı olarak yapılır.

Her porta ait duruma göre bir IPC veya OPC bulunmaktadır. Anahtara ulaşan her hücrenin giriş port numarasına,VPI ve VCI değerlerine bakılır. Ardından, bu değerlerden yararlanılarak yönlendirme tablosundan hücrenin çıkış portu ve yeni VPI, VCI değerleri bulunur. Yeni bulunan VPI ve VCI değerleri; hücre, anahtardan çıkmadan önce başlıktaki eski değerlerin yerlerine yerleştirilir. Sonunda da hücre, tablodan bulunan çıkış portuna yönlendirilir. ATM anahtarları, sanal yol (VP) ve sanal kanal (VC) anahtarları olmak üzere kendi aralarında ikiye ayrılırlar. Sanal yol anahtarları  yönlendirme sırasında sadece başlıktaki VPI değerini yenilerler. Anahtarlar için böyle bir ayrıma gidilmesinin nedeni ağ içindeki ara noktalarda yapılan işi azaltarak anahtarlamayı hızlandırmaktır.

ATM Referans Modeli

ATM referans modeli, OSI referans modelinin en altta bulunan iki katmanıyla ilişkilidir.Bu katmanlar Veri Bağı Katmanı ile Fiziksel Katman’dır.

ATM nin Diğer Teknolojilere göre Avantajları

ATM ‘nin diğer teknolojilere göre avantajlarını şu şekilde sıralayabiliriz:

  • Donanım anahtarlaması ile yüksek performans· Patlamalı trafik için dinamik bant genişliği

    · Çoklu ortam için hizmet sınıfı desteği

    · Hız ve ağ boyutlarında ölçeklenebilirlik

    · Ortak LAN/WAN mimarisi

    · VC mimarisi yoluyla basitleştirme için olanaklar

    · Uluslarası standart uyumluluğu

ITU (Internatiomal Telecomunication Union) tarafından belirlenen ATM standartlarının kullanımıyla ATM teknolojisinde sağlanan yüksek seviye faydalar aşağıdaki gibi özetlenebilir:

  • Donanım anahtarlama aracılığıyla yüksek performans elde edilmesi.
  • Ağ kaynaklarının büyük oranda kullanımının ve patlamalı trafik(bursty traffic) için bant genişliğinin sağlanması
  • Değişik bant genişliği ihtiyaçlarını , çoklu ortam trafiği için tek bir ağ üzerinde tek bir ağ üzerinde sağlar.
  • Günümüzde E1/T1’den STM-16’ya (2.4 Gbps) hızlar desteklenmektedir.Bu yüzden , ağ boyutlarında ölçeklenebilirlik sunulur. Desteklenen hızların Gbps mertebesine ulaşır ve ölçeklenebilirlik konusunda sınırlar oldukça geniş olmaktadır.
  • Ortak LAN/WAN mimarisi ATM’ in bir bütün olarak bir masaüstü sistemden diğerine kullanılabilmesini sağlamaktadır.
  • Basit bir altyapı olanağı anahtarlamalı BC mimarisi sayesinde olmaktadır. Bu, doğal olarak bağlantı eğilimli olmayan LAN bazlı trafik için çok uygundur. ATM VC mimarisi sayesindeki basitlik, kullanımı ücretlendirme, trafik yönetimi, güvenlik ve yapılandırma yönetimini de olanak sağlamaktadır.
  • Uluslar arası standart uyumluluğu, çok üreticili yapılara işletim imkanı sunmaktadır.

 ATM Uygulamaları

ATM hizmetleri: Küresel olarak hizmet sağlayıcılar kendi kurumsal kullanıcılarına ATM hizmetlerini sunmaya başlamışlardır.

ATM çalışma grupları ve kampüs ağları: Enterprise kullanıcılar ATM LANE standartlarına dayanan ATM kampüs ağlarını devreye sokmaktadırlar. ATM çalışma grubu ,Ethernet teknolojilerin uyumu ile daha geniş bir alana yayılmıştır.

ATM enterprise ağ bütünleştirimi: ATM çoklu ortam ağ bütünleştirme arası ile yeni bir ürün sınıfı gelişmiştir. ATM enterprise ağ anahtarı olarak anılır (Enterprise Network Switch, ENS). Bir ATM ENS geniş bir dizi bina içi (Örneğin, ses, görüntü, LAN ve ATM) ve WAN arabirimini (Örneğin, dar ve geniş bant hızlarında kiralık hat, devre anahtarlama, Frame Relay ve ATM) sunarken ATM anahtarlama, ses ağları, Frame Relay SVC’ leri ve bütünleştirilmiş çok protokollü yönlendirmeyi destekler.

Multimedia VPN ve yönetilen hizmetler: Hizmet sağlayıcılar geniş bir dizi hizmet sunmak için kendi ATM ağlarını inşa etmektedirler. Örnekler arasında ATM, LAN, ses ve video hizmetleri yer almaktadır. Bunlar uygulama bazında tipik olarak kullanıcı tarafındaki cihazı da içeren uçtan uca hizmetler olarak sunulmaktadır. Buna ayrıca sanal hususi ağ yetenekleri de dahildir.

Frame Relay omurgaları: Frame Relay hizmet sağlayıcıları da, hizmetlerine duyulan hızlı talep artışını karşılamak için ATM omurgalarını bir altyapı olarak kurmaktadırlar. Frame Relay ve ATM mimarileri arasındaki yakınlık, çekirdekte ATM, arabirimleri Frame Relay o

Internet omurgaları: Internet erişim sağlayıcıları da artan talebi karşılamak ve hizmet sınıfları ile birlikte sanal hususi Intranet hizmetlerini sunabilmek için altyapılarını ATM ile güncellemektedirler.

Yerleşik alanlardaki geniş bant ağlar: ATM yine özellikle video-on demand gibi yüksek bant genişliğine ihtiyaç duyan uygulamalar için verimli bir seçenek olarak ortaya çıkmaktadır.

CEVAP VER

Time limit is exhausted. Please reload CAPTCHA.