Einordnung von ATM im OSI-Modell

Das ATM-Protokoll ist im unteren Bereich der Schicht zwei nach OSI einzuordnen. Zudem gehört neben dem ATM-Protokoll noch der ATM Adaption Layer (Anpassungsschicht) zur Schicht zwei.

Die Funktionen der ATM-Schicht sind die folgenden:

• Zusammenbau von Zellen
• Bearbeitung und Identifizierung der virtuellen Pfade und Kanäle
• Sicherung der Zellkopfinformation
• Überwachung der maximalen Übertragungsrate in höheren Schichten
• Kennzeichnung von Zellen für spezielle Verwendung

In der ATM-Schicht wird dem Nutzfeld der Zelle der Zellkopf hinzugefügt. Der Zellkopf wird für die Lenkung der Zelle durch das ATM-Netz verwendet. Zellen werden anhand einer Kennzeichnung (VPI und VCI) gelenkt. Diese Werte werden beim Verbindungsaufbau festgelegt.

Die ATM-Schicht ermöglicht den Informationsaustausch von höheren Schichten auf der Basis von ATM-Zellen. Das Informationsfeld wird dabei transparent durch das Netz bis zur Endstation transportiert. Die Nutzdaten werden dabei in keiner Weise während des Transportes modifiziert. Die Bearbeitung des Informationsfeldes erfolgt nur in der Endstation oder an den Kanten des ATM-Netzes.

Im folgenden das Abbild einer Zelle an der UNI-Schnittstelle.

GFC Generic Flow Control
VCI Virtual Channel Identifier
VPI Virtual Path Identifier
PT Payload Type
HEC Header Error Control
C CLP = Cell Loss Priority

Generic Flow Control

Dieses Feld existiert nur am UNI-Interface. Über das GFC-Feld wird am UNI unterschieden zwischen:

• unkontrolliertem Zugriff
• kontrolliertem Zugriff für mehrere Endgeräte, die an einem Bus angeschlossen sind

VPI und VCI

Der Virtual Path Identifier zusammen mit dem Virtual Channel Identifier identifiziert alle Zellen, die zu einer Verbindung gehören. Für jede Nutzverbindung ist ein VPI + VCI je Verbindungsrichtung notwendig. Zusätzlich ist noch ein VPI + VCI je Richtung für die Signalisierung (Steuerung) der Nutzverbindung(en) erforderlich.

Payload Type

Unterscheidet zwischen Nutzinformationen und Netzinformationen.

Cell Loss Priority

Ein ATM-Netz darf in Überlastsituationen Zellen verwerfen. Es werden dabei zwei Prioritäten verwendet:

• CLP = 0: Zellen mit einer höheren Priorität
• CLP = 1: Zellen mit niedrigerer Priortät

In einer Überlastsituation werden Zellen mit CLP=0 gegenüber Zellen mit CLP=1 bevorzugt transportiert.

Header Error Control

Dieses Feld wird durch eine Division des Kopffeldes ohne HEC gebildet. Damit können fehlerhafte Zellköpfe identifiziert werden. Dabei kann ein Fehler behoben – mehrere Fehler können erkannt werden. Diese Funktion wird durch die Schicht eines erbracht.

Im folgenden das Abbild einer Zelle an der NNI-Schnittstelle.

Vergleicht man die Zellenstrukturen an der UNI- sowie der NNI-Schnitstelle, stellt man fest, dass sich diese lediglich durch das GFC-Feld unterscheiden. An der UNI-Schnittstelle sind eben Bus-Strukturen möglich, an der NNI jedoch nur Punkt-zu-Punkt-Verbindungen.

ATM-Switching-Technologie

Auf einem Übermittlungsabschnitt erhalten alle Zellen der gleichen virtuellen Verbindung im Zellkopf die gleiche Kennzeichnung. Zur Kennzeichnung unabhängiger Verbindungen werden virtuelle Kanalnummern (VCI’s) verwendet – ähnlich wie bei X.25. Mehrere virtuelle Kanäle können können in einem virtuellen Pfad zusammengefasst werden. Jede virtuelle Verbindung ist durch eine virtuelle Kanalnummer (VCI) und eine virtuelle Pfadnummer (VPI) gekennzeichnet.

ATM arbeitet grundsätzlich verbindungsorientiert. VPI und VCI zusammen kennzeichnen eindeutig eine virtuelle Verbindung auf einem Übertragungsabschnitt. Die Felder VPI und VCI werden in den ATM-Netzkomponenten für die Vermittlungsfunktion (Switching) benutzt.

AALs

Zur Realisierung unterschiedlicher Anforderungen (übertragen isochroner und burstartiger Daten, hohe Bandbreiten, QOS usw.) wurden von der ITU-T verschiedene Classes of Service (COS) definiert.

Die unterschiedlichen COS werden über die entsprechenden ATM Adaption Layer (AAL) umgesetzt.

AAL1

Die AAL1 unterstützt Dienste für die isochrone Datenübertragung mit konstanter Bitrate, also Applikationen wie Voice und Video

AAL2

AAL2 steht für die isochrone Übertragung mit variabler Bitrate wie z.B. komprimierte Videoraten

AAL3/4 und AAL5

AAL3/4 und AAL5 sind für die Übertragung mit variabler Bitrate vorgesehen. Dabei werden sowohl verbindungsorientierte als auch verbindungslose Dienste unterstützt. Diese AALs wurden vor allem zur Verbindung mit anderen Diensten wie Frame Relay und SMDS implementiert.

ATM Cell Switching

Ein ATM-Switch kennt als Schnittstellen nach aussen:

• User Network Interface (UNI)
• Network to Network Interface (NNI)
• Private Network to Network Interface (PNNI)

An diesen Schnittstellen erwartet der Switch ATM-konforme Zellen: 48 Byte Payload + 5 Byte Header. Im Kopfteil befinden sich die benötigten Informationen, um eine Zelle auf den Ausgangsport zu schalten. Innerhalb des ATM-Netzes wird mit NSAP-Adressierung gearbeitet.

Die Grundannahme von ATM ist, dass nur Datenzellen auszutauschen sind, die zu einer korrekt etablierten Verbindung gehören. Es gibt permanente und dynamischen virtuelle Verbindungen. Für die Etablierung der Dienstgüte, die die verschiedenen Applikationen in Anspruch nehmen, stehen die unterschiedliche AALs zur Verfügung.

Es gibt im wesentlichen zwei Ansätze, ATM in herkömmlichen Datennetzen einzusetzen:

• LAN Emulation über ATM (LANE)
• Multiprotocol über ATM (MPOA)

ATM – LAN Emulation

LEC LAN Emulation Client
BUS Broadcast and Unknown Server
LES LAN Emulation Server
LECS LAN Emulation Client Server

• Entwickelt vom ATM-Forum
• Emulation von 802.3 und 802.5-Netzen auf der MAC-Schicht im ATM-Netz
• Connectivity zwischen ATM-Workstations und herkömmlichen LAN’s
• Transparent und Source Route Bridging
• Router verbinden emulierte LAN’s

Glossar

AAL = ATM Adaptation Layer

ARP = Address Resolution Protocol

ATM = Asynchronous Transfer Mode

BUS = Broadcast and Unknown Address Server

CIP = Classical IP

CMS = Connection Management System

CRC = Cyclic Redundancy Check

CSMA/CD = Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

DEC = Digital Equipment Corporation

DHCP = Dynamic Host Configuration Protocol

FDDI = Fiber Distributed Data Interface

FTP =File Transfer Protocol

ICMP = Internet Control Message Protocol

IEEE = nstitute of Electrical and Electronic Engineers

IETF = Internet Engineering Task Force

IP = Internet Protocol

ISO = International Standard Organization

ISO IS-IS =ISO Intermediate System to Intermediate System (Protocol)

RFC = Request for Comment

RIP =Routing Internet Protocol

RSVP = Resource Reservation Protocol

SAP =Service Advertisement Protocol

SDE = Secure Data Exchange

STP = Shielded Twisted Pair

SVC = Switched Virtual Circuit

TCP = Transport Control Protocol

TDM = Time Division Multiplexing

TDP = Tag Distribution Protocol

UDP =User Datagram Protocol

UNI = User Network Interface

UTP = Unshielded Twisted Pair

VCI = Virtual Channel Identifier

VPI = Virtual Path Identifier

WAN = Wide Area Network