Asynchronous Transfer Mode

Abk. ATM . Engl. für Asynchroner Übertragungsmodus . International standardisierte Übertragungs- und Vermittlungstechnologie, um den Bandbreitenbereich von einigen Mbit/s bis zu einigen Gbit/s abzudecken. Langfristiges Ziel ist eine diensteintegrierende Kommunikation mit flexibler Bandbreitenzuweisung in einem breiten Anwendungsspektrum. Einen besonderen Einsatzschwerpunkt bildet die Nutzung der ATM-Technologie im Breitband-ISDN ( B-ISDN ).

Die ATM-Technologie basiert auf der speichervermittelten, verbindungsorientierten Übertragung der Nutzdaten in Form adressierter asynchroner Zellen mit einer festen Länge von 53 Bytes: 48 Byte Nutzdaten ( Payload ) + 5 Bytes Steuerdaten ( Header ). Dadurch ist die so genannte Zellenvermittlung (engl. Cell Relay , Cell Switching ) unabhängig von den physikalischen Bitraten der Anschlusssysteme und den Übertragungen zwischen den ATM-Vermittlungen (ATM-Switches).

Derzeit sind zwei Header-Formate spezifiziert. Das eine richtet sich am User Network Interface ( UNI ) aus, das andere andere am Network Node Interface ( NNI ). Das UNI beschreibt als Nutzer-Netz-Schnittstelle ( Benutzerschnittstelle ) die Kommunikation zwischen ATM-Endgeräten und dem Netz ( ATM-Vermittlung ), das NNI dagegen die Kommunikation zwischen den ATM-Vermittlungen.

Der Header einer UNI-Zelle enthält die folgenden Felder:

Mit Ausnahme eines Details sind der UNI - und der NNI-Header gleich aufgebaut: Im Unterschied zum UNI-Header fehlt dem NNI-Header das Feld GFC . Der dadurch frei gewordene Platz wird für die Adressierung mithilfe von VPI und VCI verwendet.

Das Referenzmodell von ATM lässt sich nur mit Einschränkungen auf dem ebenfalls geschichteten OSI-Referenzmodell (Open Systems Interconnection) abbilden. Generell findet sich eine allgemeine Übereinstimmung hinsichtlich der Einordnung in die beiden unteren Schichten, der Schicht 1 (Physical Layer , PHY ) und der Schicht 2 ( Data Link Layer , DLL ). Als Einschränkung wird dabei häufig darauf verwiesen, dass die Lage der Schichtgrenzen nur bedingt der des OSI-Modells entspricht.

Auf der physikalischen Schicht (Schicht 1) von ATM wird die Datenübertragung auf Bitebene auf dem physikalischen Medium gesteuert und überwacht. Diese, auch als Bitübertragungsschicht bezeichnete Schicht der ATM-Architektur ist in zwei Teilschichten ( Sublayer ) gegliedert.

Physical Media Dependent Sublayer (PMD Sublayer) ,

·	Transmission Convergence Sublayer ( TCS ), dt. Übertragungsanpassungsschicht.

Im PMD Sublayer sind alle Funktionen realisiert, die das Übertragungsmedium betreffen: die Erzeugung von Signalen und ihre optische bzw. elektrische Übertragung. Der PMD Sublayer wurde so spezifiziert, dass bereits vorhandene optische und elektrische Medien aus marktgängigen Standards einsetzbar sind: UTP , Coax, Gradienten/Monomode-LWL. Auf den PMD Sublayer folgt die obere Teilschicht TCS ( Transmission Convergence Sublayer ).

Die Teilschicht TCS sorgt für die korrekte Übertragung der Daten. Der vom PMD Sublayer empfangene Datenstrom wird vom TCS in ein festgelegtes Format gebracht. Außerdem sind hier einige einfache Fehlerkorrekturmechanismen sowie eine Geschwindigkeitsanpassung integriert. Der TCS wertet die Prüfsumme im Header der ATM-Zellen aus, um die Unversehrtheit der enthaltenen Daten sicherzustellen. Durch Einfügen und Unterdrücken von Zellen, die nicht einem bestimmten Datenstrom zugeordnet sind, wird die Übertragungsrate der Nutzzellen an die Nutzkapazität des Übertragungssystems angepasst. Außerdem übernimmt der TCS die Rahmenanpassung der ATM-Zellen an das für das Übertragungsmedium erforderliche Format.

Die mit ATM erreichbaren Bandbreiten hängen im Wesentlichen vom eingesetzten Übertragungsmedium und den darauf verfügbaren effektiven Übertragungsraten ab. Der ATM-Standard schreibt kein spezielles Übertragungsmedium vor. Das an der ATM-Standardisierung maßgeblich beteiligte ATM-Forum (heute MFA Forum) hat jedoch eine Anzahl physikalischer Schnittstellenspezifikationen für das ATM entwickelt.

In ATM-Netzen realisierte Bitraten (Line Rates):

Auch die Schicht 2 ( Data Link Layer , DLL ) der ATM-Architektur gliedert sich wie die Schicht 1 in zwei Teilschichten ( Sublayer ):

ATM Layer , dt. ATM-Schicht ,

·	ATM Adaptation Layer ( AAL ), dt. Anpassungsschicht.

Der ATM Layer stellt die Schnittstelle zwischen der physikalischen Schicht und der Anpassungsschicht ( AAL ) der verschiedenen ATM-Dienste dar. Funktionell entspricht der ATM Layer in etwa der Sicherungsschicht des OSI-Referenzmodells: Auf ihm findet die verbindungsorientierte Übertragung der ATM-Zellen statt.

Dazu gehören unter anderem folgende Funktionen:

Festlegung der Zellstruktur (Aufbau des Headers, Länge der Zellfelder),

·	Multiplexen der ATM-Zellen ( VP – Virtual Path , VC – Virtual Channel ),
·	Vermitteln der ATM-Zellen,
·	Sichern der Zellkopfnachrichten ( HEC – Header Error Correction) ,
·	Verkehrsüberwachung.

Der ATM Adaptation Layer ( AAL ) übernimmt die Anpassung der universellen Übertragungsmechanismen der ATM-Schicht an die unterschiedlichen darüber liegenden Dienste.

Im Einzelnen verbinden sich damit folgende Aufgaben des ATM Adaptation Layer:

Umsetzung der von höheren Schichten geforderten Service-Parameter entsprechend den ATM-Dienstklassen.

·	Senderseitige Segmentierung und empfangsseitige Reassemblierung der Nutzdaten.

Entsprechend den festgelegten ATM-Dienstklassen wurden folgende AAL-Diensttypen (AAL-Typs) entwickelt:

AAL-Typ 1 ( AAL1 ): Verbindungsorientierte Emulation von Standardkanälen mit konstanter Bitrate ( Constant Bitrate , CBR ). Ein unbedingter Zeitbezug, d.h. Synchronisation zwischen Sender und Empfänger (Echtzeitübertragung), wird unterstellt. Einsatzbeispiel: Isochrone Sprach- und Videokommunikation mit 64 kbit/s.

·	AAL-Typ 2 ( AAL2 ): Verbindungsorientierte Echtzeitübertragung mit konstanter Bitrate ( CBR ) oder in Grenzen variabler Bitrate ( Variable Bitrate , VBR ) bei Einhaltung eines strengen Zeitbezuges zwischen Sender und Empfänger . Einsatzbeispiele: Sprachübertragungen im Mobilfunk , Übertragung komprimierter Sprachdaten, Multimediakommunikation, Kommunikation mit Bilddatenbanken.
·	AAL-Typ 3/4 ( AAL3/4 ): Verbindungsorientierte oder verbindungslose Kommunikation mit variablen Bitraten ( VBR ) ohne Zeitbezug zwischen Sender und Empfänger . Hierbei werden zwei Betriebsarten unterstützt: Message Mode und Streaming Mode . Der Message Mode gewährleistet einen gesicherten Übertragungsbetrieb, d.h. bei Datenverlust oder -fehlern wird erneut übertragen ( Fehlerkorrektur ). Der Streaming Mode ermöglicht lediglich einen ungesicherten Übertragungsbetrieb, d.h. ohne Fehlererkennungs- und Fehlerkorrekturmechanismen.
·	AAL-Typ 5 ( AAL5 ): Verbindungsorientierte und verbindungslose Anisochrondienste mit variabler Bitrate ( VBR ), bei denen ein strenger Zeitbezug zwischen Sender und Empfänger nicht erforderlich ist. In der Praxis kommt AAL5 vor allem für den verbindungslosen Fall zum Einsatz, z.B. für LAN-zu-LAN-Kommunikation oder bei der LAN-Emulation .

Zur Trennung der Aufgabenbereiche ist der AAL in zwei Teilschichten unterteilt, die jedes zu sendende oder zu empfangende Datenpaket durchlaufen muss:

Segmentation and Reassembly ( SAR ), dt. Segmentierungs- und Reassemblierung(ssubschicht), und

·	Convergence Sublayer ( CS ), dt. Konvergenzsubschicht .

Die untere Teilschicht SAR ist das Bindeglied zur ATM-Schicht ( ATM Layer ) und tauscht mit dieser auf Benutzerebene Dateneinheiten mit 48 Bytes Länge aus, welche an die darauf folgende Konvergenzschicht ( CS ) weitergeleitet werden, die für die Bereitstellung der dienstspezifischen Service-Parameter verantwortlich ist.

AAL-Dienstklassen und AAL-Diensttypen:

In privaten ATM-Netzen basiert die Adressierung auf der NSAP-Syntax (Network Service Access Point) entsprechend dem OSI-Modell . Dieser Adresstyp ist normalerweise 20 Bytes lang. Zehn Bytes werden für eine domänenspezifische Adressierung herangezogen. Damit ist es möglich, einen ESI (End System Identifier) mit 6 Bytes Länge darzustellen. Hierbei handelt es sich in der Regel um die MAC-Adresse des jeweiligen Endgeräts. Dem Adressierungssystem in öffentlichen ATM-Netzen liegt normalerweise eine Struktur gemäß ITU-T E.164 zugrunde.

ITU-T I.361: B-ISDN ATM layer specification: dt. Spezifikationen der ATM-Schicht im B-ISDN .

ITU-T I.362: B-ISDN ATM adaptation layer ( AAL ) functional description: Funktionsbeschreibung der B-ISDN-ATM-Anpassungsschicht.

ITU-T I.363: B-ISDN ATM Adaptation Layer ( AAL ) specification: Spezifikation der B-ISDN-ATM-Anpassungsschicht.

ITU-T I.363.1: AAL-Type 1 ( AAL1 ).

ITU-T I.363.2: AAL-Type 2 ( AAL2 ).

ITU-T I.363.3: AAL-Type 3/4 ( AAL3/4 ).

ITU-T I.363.5: AAL-Type 5 ( AAL5 ).

ITU-T I.364: Support of the broadband connectionless data bearer service by the B-ISDN .

ITU-T I.365: B-ISDN ATM adaptation layer sublayers.

ITU-T I.365.1: Frame relaying service specific convergence sublayer (FR-SSCS).

ITU-T I.366.1: Segmentation and Reassembly Service Specific Convergence Sublayer for the AAL-Type 2 ( AAL2 ).

ITU-T I.366.2: AAL-Type 2 ( AAL2 ) service specific convergence sublayer for narrow-band services.

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