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Protokollgrundlagen, Formatierung für die Übertragung, Internetprotokoll (IP)Das Leben ist voller Kompromisse. Die Telekommunikationsbranche ist in dieser Hinsicht ziemlich lebensecht – ideale Lösungen sind eine Seltenheit und daher müssen oft Kompromisse eingegangen werden. Aus dem Bereich der verfügbaren Protokolle ist es vielleicht die Rolle des asynchronen Übertragungsmodus (ATM), alle glücklich zu machen.
ATM ist ein Data-Link-Layer-Protokoll wie Ethernet, das sowohl auf Wide Area Networks (WANs) als auch auf Local Area Networks (LANs) ausgerichtet ist. Während Ethernet wirklich darauf ausgerichtet ist, nur Internet Protocol (IP) -Verkehr zu transportieren, ist ATM so konzipiert, dass sowohl Daten- als auch Sprachanforderungen in einem Netzwerk integriert werden.Wenn Sie sich vorstellen können, dass Ihre Regierung alle gesetzlichen Zahlungsmittel außer einer einzigen Münze verbietet, haben Sie vielleicht eine Vorstellung davon, wie ATM funktioniert. Stellen Sie sich das Leben mit nur einer Münze vor, die vielleicht genug wert ist, um beispielsweise ein Paar Schuhe zu kaufen. Sie haben nur einen Vorrat an dieser einen Münze, und Sie müssen damit alle Ihre Geldtransaktionen abdecken.
ATM hat feste Länge „Zellen“ von 53 Bytes in der Länge im Gegensatz zu Ethernet variabler Länge „Frames.“ Es ist diese Größe der Zelle, die ein Kompromiss zwischen den großen Frame–Anforderungen der Datenübertragung und den relativ kleinen Anforderungen von Sprachanrufen ist – so wie Ihr einziger Münzwert ein Kompromiss zwischen dem kleinen Geldbetrag ist, der benötigt wird, um eine Tasse Kaffee zu kaufen und die relativ große Menge, die benötigt wird, um einen Fernseher zu kaufen.Durch die Berücksichtigung beider Formen des Netzwerkverkehrs kann ATM verwendet werden, um die gesamten Netzwerkanforderungen eines Unternehmens zu erfüllen, sodass keine separaten Daten- und Sprachnetzwerke erforderlich sind. Die Leistung kann jedoch auch beeinträchtigt werden, und das Netzwerk ist möglicherweise nicht so effizient wie dedizierte Netzwerke für jeden Dienst. Versuchen Sie, ein Haus mit einer Tüte voller Münzen zu kaufen, und Sie sollten das Problem erkennen.Die 53-Byte-Zellen von ATM enthalten jeweils einen 5-Byte-Header zusammen mit 48 Byte Daten, und insgesamt sind Übertragungsgeschwindigkeiten von einigen zehn Mbit / s bis zu mehreren Gbit / s möglich. ATM ist ein verbindungsorientiertes Protokoll, was bedeutet, dass es eine Verbindung (oder „Schaltung“) zwischen zwei Geräten herstellen muss, bevor es Informationen zwischen ihnen senden kann. Dies unterscheidet sich von der Funktionsweise von Ethernet, bei der Frames mit Adressierungsinformationen gesendet werden, um sich zurechtzufinden (sogenanntes „verbindungsloses“ Netzwerk).
Der Vorteil der Zellen mit fester Länge besteht darin, dass der Datenverkehr im Netzwerk sehr vorhersehbar ist und ein sehr schnelles Umschalten der Zellen aufgrund der eingebauten Taktung der durchlaufenden Zellen möglich ist. Aufgrund dieser Vorhersagbarkeit wird es nun möglich, bestimmte Servicelevel für Datenverkehr zu gewährleisten, der sehr zeitkritisch sein kann (z. B. Sprachanrufe und Videokonferenzen). IP-Netzwerke, die Ethernet verwenden, sind so genannte „Best Effort“, was bedeutet, dass keine Garantie für die Servicequalität (QOS) gegeben werden kann, und das Netzwerk wird nur sein Bestes tun, um Informationen so schnell wie möglich von A nach B zu erhalten. In dieser Hinsicht hat ATM wirklich den Vorteil.
Wenn ATM eine Verbindung zwischen zwei Geräten herstellt, verwendet es sogenannte virtuelle Kanäle (VCs) und virtuelle Pfade (VPs). Ein VP ist eine Route zwischen zwei Punkten, und darin können viele (bis zu mehreren tausend) VCs sein, die für jeden spezifischen Informationsaustausch initiiert werden. Der Vorteil der Pfade besteht darin, dass alle Kanäle innerhalb eines Pfades von denselben Verwaltungsfunktionen profitieren können. Ein weiteres Plus ist, dass das Hinzufügen neuer Kanäle einfacher ist, da die Grundlagen der Verbindung bereits vorhanden sind. Sobald ein solches VC vorhanden ist, können Zellen relativ schnell durch Zwischenpunkte geschaltet und direkt zu ihrem Ziel geleitet werden.
Der 5-Byte–Header in der ATM-Zelle enthält eine virtuelle Pfadkennung (VPI) und eine virtuelle Kanalkennung (VCI), die dazu dienen, den genauen Pfad und Kanal zu identifizieren, zu dem jede Zelle gehört – und eine „virtuelle Schaltung“ bilden.“ Es sollte beachtet werden, dass es zwei Arten von Verbindungen gibt, die hergestellt werden können. Permanent Virtual Circuits (PVCs) sind Verbindungen, die ständig vorhanden sind, während Switched Virtual Circuits (SVCs) solche sind, die dynamisch erstellt und zerstört werden können, wie es das Netzwerk benötigt.Das letzte Stück ATM-Speak, das wir jetzt behandeln werden, ist das in Bezug auf ATM Adaptation Layers (AALs). AALs wandeln Informationen in ATM-Zellen um und werden verwendet, um die QOS zu bestimmen, die ein bestimmter Datenverkehr erhält. Die vier Haupttypen von AAL, von denen Sie möglicherweise hören, sind CBR, VBR, ABR und UBR. Konstante Bitrate (CBR) gibt einer Schaltung eine feste und garantierte Menge an Netzwerkkapazität und ist daher für zeitkritische Informationen wie Sprache nützlich. Schaltkreise mit variabler Bitrate (VBR) können mit ihren Datenanforderungen wachsen und schrumpfen, aber ein gewisser Zellverlust kann auftreten, wenn Anforderungen aufgrund von Datenverkehr mit höherer Priorität aus anderen Quellen nicht erfüllt werden können. Available Bit Rate (ABR) garantiert ein Mindestmaß an Datenübertragung mit der Möglichkeit höherer Raten, falls verfügbar. Und schließlich stellen UBR-Schaltungen (Unspecified Bit Rate) nur die freie Kapazität bereit, über die das Netzwerk zu einem bestimmten Zeitpunkt verfügt.Als letzte Anmerkung, in einer realen Anwendung ist es wahrscheinlich, dass IP-Verkehr durch ein ATM-Netzwerk reisen kann, die dann auf Glasfaser durch synchrone digitale Hierarchie (SDH) gehen kann. Ein solches Schema wird als IP over ATM over SDH bezeichnet.
Wichtige Punkte

• Ein Data-Link-Layer-Protokoll zur Unterstützung von Sprache und Daten
• „Zellen“ mit fester Länge von 53 Byte (einschließlich 5-Byte-Header)
• Verbindungsorientiertes Protokoll mit vorhersehbarem Netzwerkverkehr aufgrund von Zellen mit fester Länge
• Dienstqualität ist im Gegensatz zum „Best-Effort“ -Dienst von Ethernet möglich
• Virtuelle Pfade (VPs) mit mehreren virtuellen Kanälen (VCs); kennungen für jeden (VPI und VCI) in den Headern definieren eine virtuelle Schaltung
• Permanente virtuelle Schaltungen (PVCs) und geschaltete virtuelle Schaltungen (SVCs) sind möglich
• Anpassungsschichten bieten verschiedene Dienstebenen von konstanter Bitrate (CBR) bis zu nicht spezifizierter Bitrate (UBR)

Weiterführende Literatur
Sonet (Synchrones optisches Netzwerk) und SDH (Synchrone digitale Hierarchie)