Asynchronous Transfer Mode: differenze tra le versioni

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In [[telecomunicazioni]] '''Asynchronous Transfer Mode''' o '''ATM''' è un'architettura e non un protocollo. ATM [[implementazione|implementa]] un [[modo di trasferimento]] a [[circuito virtuale|commutazione di circuito virtuale]] e [[trasmissione di cella]], [[imbustamento|incapsulando]] i dati in unità, dette ''celle'', di lunghezza fissa (53 [[byte]]) anziché in [[pacchetto (reti)|pacchetti]] a lunghezza variabile come avviene invece nelle [[reti di telecomunicazione|reti]] a [[commutazione di pacchetto]] (ad esempio con [[IPv4]]). Le reti di telecomunicazioni che implementano il protocollo ATM vengono dette reti ATM.

== Introduzione ==

ATM è stato progettato agli inizi degli [[Anni 1990|anni novanta]] e lanciato con una fortissima spinta dai grandi operatori di telecomunicazioni (i centri di ricerca di telecomunicazioni, tuttavia, ne studiavano le prime applicazioni sin dagli anni Settanta: [[AT&T]] negli USA, il [[Centre national de la recherche scientifique|CNET]] francese in Europa - mentre l'italiano [[Centro studi e laboratori telecomunicazioni|CSELT]] ha iniziato nel 1983) in quanto avrebbe dovuto soddisfare le esigenze di ''[[networking]]'' unificando varie tipologie di [[traffico (telecomunicazioni)|traffico]] o servizi (voce, dati, [[TV via cavo]], [[telex]], ecc.), all'interno di un sistema unico integrato. In particolare ATM è stato pensato per fornire uno [[Norma tecnica|standard]] unificato di [[rete di telecomunicazioni|rete]] per supportare canali sincroni ([[Synchronous Digital Hierarchy|SDH]]) e reti basate su pacchetti ([[Internet Protocol|IP]], [[Frame Relay]], ecc.) e in grado di garantire e gestire contemporaneamente livelli multipli di [[QoS|qualità del servizio]] a supporto dei vari tipi di traffico dimostrando così ottime capacità in termini di flessibilità ed efficienza nell'uso delle risorse trasmissive ed elaborative.

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ATM nella sua interezza non ha quindi ottenuto il successo sperato in termini di diffusione, tuttavia è stato parzialmente adottato nella [[rete telefonica]] dove il suo utilizzo è tuttora in espansione come protocollo di trasporto nella [[rete di accesso]] ([[ADSL]], [[UMTS]]) e soprattutto nelle [[rete di trasporto|reti di trasporto]]. Anche se l'ATM sta andando lentamente in disuso in favore di tecnologie di rete più efficienti come [[MPLS]], essa ha costituito indubbiamente una tappa intermedia o evoluzione all'interno dello sviluppo delle reti di telecomunicazioni. In particolare la B-ISDN nelle sue finalità ultime risulta oggi parzialmente realizzata con la tecnologia delle [[Next Generation Networking]].

== Funzionamento ==

[[File:Cella atm.png|rightthumb|Cella ATM]]

L'unità di trasmissione dei dati di ATM è detta ''cella'', e ha una dimensione fissa di 53 [[byte]], di cui 48 di [[Carico utile (informatica)|payload]] (corpo di dati utili) e 5 di [[header]]. La lunghezza fissa e piccola della cella favorisce ritardi di elaborazione costanti e limitati durante la commutazione nei nodi nonché maggiori [[velocità di trasmissione]] estremamente vantaggiosi per il supporto alle varie tipologie di traffico.

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Per supportare vari tipi di traffico su ATM, e quindi vari tipi e livelli di qualità di servizio, sono stati definiti una varietà di modelli di servizio che si adattano sia al traffico telefonico (CBR: banda costante, forti garanzie su banda e ritardo) sia a quello IP (VBR: banda variabile, nessuna garanzia). A differenza delle reti IP, ATM deve dunque fornire una garanzia di trasporto, ovvero predeterminate prestazioni, per il particolare servizio utente richiesto.

== Architettura protocollare ATM ==

Come per il protocollo [[Frame Relay]], ATM adotta, nella sua architettura protocollare, il principio del ''Core & Edge'' ovvero i nodi interni si occupano solo di commutazione e multiplazione, mentre tutte le altre funzionalità specifiche per i vari tipi di servizio sono implementate sui terminali utente. Questo consente di spostare parte della complessità computazionale ai bordi della rete rendendo il trasporto interno più veloce grazie anche all'utilizzo di mezzi trasmissivi a basso [[bit error ratio]] come la fibra ottica.

Mentre lo strato ATM puro si occupa delle funzionalità relative dell'header all'interno della rete di trasporto cioè per quanto riguarda la commutazione di etichetta, ai bordi della rete sono definiti e utilizzati molteplici strati di adattamento ("Adaptation Layer") per l'interconnessione di reti ATM con reti non ATM, dipendenti dal particolare tipo di servizio/traffico su vari tipi di dato da offrire all'utente e che agiscono sul payload della cella.

=== Adaptation Layer ===

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L'AAL è costituito da due sottolivelli:

* Convergence

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L'incapsulazione SAR in AAL1 avviene riservando un byte del payload della cella, dove sono specificati i seguenti campi:

* CSI 1 bit

* Sequence Count 3 bits (Indica il numero della cella, può essere utile per verificare la perdita di celle o l'inserimento errato)

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Quello che avviene sostanzialmente grazie ad AAL 5 è convertire gli [[Indirizzi MAC]] di 48 bit dei dispositivi in indirizzi locali per ATM 20 byte.

== Gestione del traffico ==

Come detto, ATM deve supportare varie tipologie di traffico, anche molto diverse tra loro, e per questo deve essere in grado di gestirle abilmente e in maniera flessibile. A tal fine, all'inizio della connessione, cioè nella fase di impostazione/costruzione della stessa, viene contrattata l'esatta modalità di trasporto per la particolare tipologia di traffico richiesta dall'utente attraverso un '''Contratto di Traffico''' che specifica i parametri di traffico (''traffic descriptor'') e quelli di [[qualità di servizio]] richiesti e che la rete stessa, una volta accettata la richiesta di servizio, dovrà garantire. In particolare tra i parametri di traffico figurano la [[velocità di trasmissione|banda]] di picco, la banda media e la banda minima della comunicazione da garantire, la lunghezza massima di un burst di pacchetti e la massima variazione di ritardo tollerata mentre i parametri di QoS sono il massimo ritardo di trasferimento, la variazione del ritardo agli estremi, il massimo tasso di perdita consentito.

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* '''ABR''' (''Avaliable Bit Rate''), le sorgenti possono emettere a un tasso di emissione massimo disponibile in un certo istante di tempo della rete (''best effort'') in base alla [[congestione (reti)|congestione]] di rete implementando un meccanismo di controllo di trasmissione tra i nodi interni basato su un [[Retroazione|feedback]] tramite il quale i nodi comunicano il massimo traffico ricevibile e di conseguenza il massimo traffico che i terminali possono trasmettere. È dunque una funzionalità simile a quella offerta da TCP nel rispettivo [[controllo della congestione]], in realtà anche migliore perché implementata a [[livello di rete]] nei nodi di rete stessi (''hop by hop'') e non da estremo a estremo (''end to end'') e di tipo preventivo cioè innescata prima dell'evento di perdita di pacchetto e non dopo come avviene invece in TCP. È dunque un meccanismo estremamente utile per aumentare l'efficienza di utilizzazione della rete fino al limite consentito cioè senza incorrere in congestione.

== Applicazioni ==

Sono possibili due modalità di implementazione di ATM su una rete di telecomunicazioni:

* '''LAN Emulation''' (LANE): permette di far comunicare tra loro un insieme di terminali che fanno parte di una stessa sottorete come appartenenti a una [[rete locale]] ATM senza utilizzare il protocollo [[Ethernet]] con lo svantaggio però di dover creare connessioni ATM (cioè VC semipermanenti o automatici). Di fatto la tal cosa non si è realizzata in favore invece delle comuni LAN Ethernet per motivi di costo degli apparati ATM (switch ATM).

* '''Classical IP su ATM''' (CLIP): rappresenta il modello che si è effettivamente affermato e che consiste in uno schema di trasporto in cui [[router]] di interfaccia dialogano tra di loro attraverso una rete ATM, che funge appunto da [[rete di trasporto]], attraverso l'uso di circuiti virtuali permanenti col vantaggio aggiunto di garantire QoS agli utenti e possibilità di [[Virtual Private Network|VPN]] su scala geografica ([[Ipsilon Networks]]).

=== IP su ATM ===

IP su ATM è stato introdotto all'inizio degli [[anni 1990|anni novanta]] per far fronte a esigenze di aumento del traffico che i router dell'epoca non erano in grado di soddisfare (gli switch ATM offrivano infatti prestazioni fino a 622 Mbit/s) e perché ATM offriva la possibilità di operare [[ingegneria del traffico]] ovvero pianificare/decidere come instradare il traffico all'interno della [[rete di trasporto]] grazie al meccanismo dei circuiti virtuali permanenti gestiti dinamicamente, ovvero modificabili a seconda del livello di congestione interno della rete.

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La nuova tecnologia di rete di trasporto che si è affermata è stata dunque [[IP over SDH/SONET]] e successivamente IP su [[MPLS]] su SDH/SONET.

== Modello di riferimento ==

Utilizzando AAL5 per trasportare IP su ATM, ATM assume nello stack TCP/IP la funzione del [[livello di collegamento]], pur avendo molte funzionalità proprie di un [[livello di rete]], e addirittura alcune che si trovano normalmente nel [[livello di trasporto]] (servizio orientato alla connessione, qualità di servizio, controllo di congestione). Queste opportunità non vengono sfruttate trasportando IP su ATM.

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* Lambarelli, Livio. "ATM Service Categories: The Benefits to the User." The ATM Forum: White Paper on Service Categories. 1996.

== Voci correlate ==

* [[Wide area network]]

* [[MPLS]]

* [[Banda (informatica)]]

== Altri progetti ==

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== Collegamenti esterni ==

* {{Collegamenti esterni}}

* {{FOLDOC}}

{{IPstack}}