TKK | Tietoverkkolaboratorio | Opetus

2. ATM-teoriaa

Yhteydenmuodostus

ATM-verkko tarjoaa tietokoneelle yhteysorientoituneen liitännän muihin koneisiin. Tämä tarkoittaa sitä, että tietokoneen on ensin avattava yhteys toiseen tietokoneeseen. Tämä vastaa tavallisessa puhelinverkossa puhelun aloittamista. ATM tarjoaa kahden tyyppisiä yhteyksiä: väliaikainen virtuaaliyhteys (SVC, Switched Virtual Circuit) ja pysyvä virtuaaliyhteys (PVC, Private Virtual Circuit).

Väliaikainen yhteys toimii kuin tavallinen puhelinsoitto: Tietokone ottaa yhteyden lähimpään ATM-kytkimeen ja pyytää väliaikaista yhteyttä. Mukana lähetetään kohdetietokoneen osoite sekä tieto yhteyden laadusta. Tämän jälkeen kytkin avaa yhteyden kohdekoneeseen, mahdollisesti useiden kytkinten kautta, ja onnistuttuaan ilmoittaa asiasta sekä lähettäjä- että kohdetietokoneelle (kuva 1). Kullekin yhteydelle määrätään ATM-verkossa oma, yksikäsitteinen tunnus. Tätä tunnusta hyödynnetään siten, että koneesta toiseen lähtevissä paketeissa ei ole mukana lähettäjä- eikä vastaanottajakoneiden osoitteita, vaan ainoastaan yhteyden tunnus, jonka avulla paketit osataan välittää eteenpäin.

Pysyvä yhteys puolestaan tarkoittaa sitä, että verkon ylläpitäjällä on mahdollisuus olla yhteydessä ATM-kytkimiin ja konfiguroida yhteys "käsin". Tällä menetelmällä luodaan yhteyksiä muun muassa eri ATM-valmistajien kytkimien välille, jotka käyttävät eri signalointimenetelmiä eikä väliaikaista yhteyttä voida käyttää. Pysyvillä yhteyksillä on käyttöä myös verkon ylläpidossa ja vikojen etsinnässä [9], [22], [23].

Kuva 1. Yhteydenmuodostus ATM-verkossa [5]

Solurakenne

Kuten edelläkin mainittiin, ATM käyttää tiedonsiirrossa vakiomittaisia paketteja, joita kutsutaan soluiksi. Yhden ATM-solun koko on 53 tavua, johon sisältyy 48 tavua dataa ja 5 tavua otsikkotietoja. Otsikkotiedoista suuren osan, 3 tavua, vie kullekin yhteydelle ominainen tunnus. Ensimmäiset 8 bittiä (yhden tavun) tunnuksesta vie VPI (Virtual Path Identifier), ja loput 16 bittiä VCI (Virtual Circuit Identifier). Tunnuksen jaottelu kahteen osaan johtuu lähinnä siitä, että VPI:stä on haluttu yleisempi tunnus, joka voi olla sama useammalle yhteydelle. Tällöin vasta VCI yksilöi yhteyden [4], [9].

Sovelluskerrokset

Sovellusohjelmat, jotka siirtävät tietoa verkon välityksellä, eivät osaa luonnollisestikaan suoraan kommunikoida ATM-solujen avulla. Pystyäkseen hyödyntämään ATM-verkkoa tietokone käyttää hyväkseen apuvälinettä, jota kutsutaan ATM-sovelluskerrokseksi (AAL, ATM Adaptation Layer) (kuva2). ATM-sovelluskerroksen tehtävänä on muun muassa huolehtia yhteyden virheenkorjauksesta. Kun ATM-verkon kautta avataan yhteys, yhteyden aloittajan on kerrottava, mitä ATM-sovelluskerrosta käytetään. Myös viestien vastaanottajan on "myönnyttävä" tähän valintaan, ennenkuin varsinainen liikennöinti voi alkaa.

ATM-sovelluskerroksia on olemassa 5 erilaista. AAL 1 on tarkoitettu äänen siirtoon. Siinä ei ole virheenkorjausta, mutta soluille määrätään järjestysnumerot sen takaamiseksi, että ne saapuvat myös perille oikeassa järjestyksessä. Myös siitä huolehditaan, että solut saapuvat vastaanottajalle vakionopeudella. AAL 2 on tarkoitettu liikkuvan kuvan siirtoon, ja onkin myös ominaisuuksiltaan melko vastaava. Siihen on lisätty kuitenkin virheenkorjaus. Vastaanottajan on myös tiedettävä, mistä pikselistä lähtien se alkaa piirtää ruudulle uutta kuvaa; tämän vuoksi soluissa on merkintä siitä, onko niissä kunkin ruudullisen ensimmäistä, viimeistä vai keskellä olevia pikseleitä kuvaavaa dataa.

AAL 3 ja 4 ovat käytännössä melko merkityksettömiä. AAL 5 onkin tärkein ja yleisimmin käytetty AAL-sovelluskerros. Sitä käytetään tavallisten datapakettien lähettämiseen. AAL5 mahdollistaa 1-65535 tavun pituisten datapakettien lähettämisen. Se jakaa pitkät datapaketit osiin ATM-solujen 48 tavun pituisiin datakenttiin, ja lisää viimeiseen ATM-soluun "trailerin" eli kentän, jossa on kerrottu datapaketin pituus, sekä datapaketista laskettu 32-bittinen tarkistussumma. Tämä huolehtii siis AAL5:n virheenkorjauksesta.

AAL5-rajapintaa käytettäessä paketit pilkotaan siis ensin lähettävässä päässä 48-tavuisiin osiin ja vastaanottaja kasaa ne jälleen yhdeksi datapaketiksi. Vastaanottaja tunnistaa tietyn ATM-solun olevan viimeinen osa pitkää datapakettia sen perusteella, että sen headerissa "payload type" -nimisessä kentässä on tällöin yksi bitti asetettu ykköseksi. [5], [9], [22]

Kuva 2. ATM-sovelluskerros [22]

Jarkko Haapalainen
Saku Oja
Jukka Saukkonen

Tietoverkkolaboratorio on nyt osa Tietoliikenne- ja tietoverkkotekniikan laitosta. Tällä sivulla oleva tieto voi olla vanhentunutta.

Kurssien ajantasainen tieto on MyCourses-palvelussa.