Asynchronous Transfer Mode (ATM) – WAN-Technik mit Wurzeln im Breitband-ISDN

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Multistage Exchange Networks

Im Rahmen der Forschung sind viele dieser so genannten Multistage Exchange Networks entworfen und durchgerechnet worden, so dass hier keinerlei Überraschungen mehr zu erwarten sind. Man weiß genau, wie man z.B. blockierungsfreie oder kostenoptimale Schaltnetzwerke aus den einfachen Zellen aufzubauen hat.

In verschiedenen Multistage-Netzwerken existiert auch die Möglichkeit mehrerer Wege zwischen Quelle und Ziel. Sie heißen dann Multi-Path-Multi-Stage Exchange Networks. Eine nette Eigenschaft dieser Schaltnetzwerke ist es, dass man eigentlich nur zwei Zustände benötigt, um zu charakterisieren, wie eine Zelle schalten soll: nämlich „0“ für „geradeaus“ und „1“ für „überkreuz“. Mit einer Kombination von Nullen und Einsen, deren Länge der Anzahl der Stufen des Netzwerks entspricht, kann man den kompletten Weg durch das Netzwerk beschreiben. Man muss einem Paket, welches durch das Netz soll, eigentlich nur diese Information mitgeben und die einzelnen Zellen dazu veranlassen, diese Information Bit für Bit auszuwerten. Die Zellen können die Information ruhig verbrauchen, denn sie wird am Ende des Netzes nicht mehr benötigt. Man nennt dies auch Self-Routing.

Ein ATM-Netz ist eigentlich fast die natürlichste Konstruktion, die man für ein Datennetz überhaupt finden kann. Grundsätzlich wird im Mehrstufenverbindungsnetzwerk keine Angabe über Leitungslängen gemacht. Man kann also ein ATM-WAN prinzipiell mit der gleichen Methode aufbauen, wenn man z.B. Glasfaserleitungen zwischen den Switches verwendet. Allerdings wird man dann größere Blöcke von Zellen zusammenfassen.

Der Durchbruch dieser Technik kam jedoch mit der Festlegung auf Zellen fester Länge und großen Fortschritten in der Konstruktion schneller hochintegrierter Schaltkreise.

Mittelfristig erlaubt ATM die Integration aller verteilten Anwendungsdienste in ein unternehmensweites Netz, in dem es dann auch nur noch eine Übertragungstechnik gibt, eben ATM.

Der unternehmensweite Einsatz der ATM-Technik ermöglicht die Konstruktion eines weitgehend vollautomatischen, virtuellen Netzes.

Die ATM-Zellen

Eine ATM-Zelle ist, wie schon gesagt, 53 Byte lang. Diese krumme Zahl ist das Ergebnis des internationalen Einigungsprozesses.

Sie besteht aus einem fünf Bytes langen Header und einem 48 Bytes langen Nutzdatenteil. Es gibt zwei Arten von ATM-Zellen, nämlich UNI-Zellen (User-Network-Interface), zur Kommunikation an den Benutzer-Netzwerk-Schnittstellen, und NNI-Zellen (Network-Node-Interface), zur Kommunikation an Internetz-Schnittstellen. Wir gehen gleich im Rahmen der Referenzkonfiguration nochmals darauf ein.

Der UNI-Header hat Felder für Datenflusskontrolle, Adressierung, Nutzlastidentifikation, Zellenverlust-Priorität und Header-Prüfsumme. Das Datenflusskontrollfeld wird vornehmlich bei ATM-LANs benutzt. Die 24 Bits des Adressierungsfeldes werden in 8 Bits für die Identifikation des virtuellen Pfades und 16 Bits für die Identifikation des virtuellen Kanals aufgeteilt VCI (Virtual Circuit (VC) Indentifier), VPI (Virtual Path (VP) Identifier).

Ein virtueller Pfad ist ein Bündel mehrerer virtueller Kanäle, die die gleichen Endeinrichtungen miteinander verbinden, was für komplexe Anwendungen interessant ist, die sich nicht mit einem Kanal begnügen wollen. Der NNI-Header besitzt im Unterschied dazu 12 Bits für VPI und 16 Bits für VCI. Dafür entfällt die Datenflusskontrolle.

weiter mit: Nutzlasttyp und ATM-Vermittlung

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