Computação de Alto Desempenho e a Arquitetura ATM

Computação de Alto Desempenho e a Arquitetura ATM
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O QUE É ATM ?
É uma tecnologia de transmissão e comutação de informações.
Pode ser usada na transmissão de informações em aplicações cuja natureza e requisitos de
performance são distintos.
Sua utilização é possível em aplicações de tempo real (telefonia e vídeo) e também em transmissão
de dados entre computadores, tanto em redes locais (LAN) como em redes abertas de longo alcance
(WAN).
ATM é a acrossemia da expressão Asynchronous Transfer Mode (Modo de Transferência
Assíncrona). A principal característica do ATM é ter células de tamanho fixo, e estas células são
muito pequenas ( 53 bytes ).
ORIGEM E DESENVOLVIMENTO
Foi desenvolvida pelo Setor de Padronização em Telecomunicações da União Internacional de
Telecomunicação ( ITU-T ) a partir da evolução da arquitetura de transmissão chamada ISDN (Rede
Digital de Serviços Integrados). Esta arquitetura tem a função de integrar os diversos sistemas de
comunicação em uma única tecnologia digital.
A tecnologia ISDN foi inicialmente desenvolvida para taxas de transmissão de até 2 Mbps.
Posteriormente foi desenvolvida a tecnologia B-ISDN, de onde derivou o ATM (1992/1993), cujas
taxas de transmissão chegam a 622 Mbps.
VANTAGENS DO ATM
O tamanho da célula é definido por um Fórum internacional, permitindo sua uniformização e uma
arquitetura não proprietária.
Os comutadores ATM (switches) são muito rápidos e mais baratos do que os roteadores, permitindo
conexões orientadas em redes abertas, gerenciando e controlando o tráfego entre diversos circuitos,
sem necessidade de roteamento.
O ATM permite redes com diversas mídias ( voz, vídeo e dados).
SÍNCRONO VERSUS ASSÍNCRONO
Modo Síncrono
O termo ``assíncrono" vem em oposição ao termo ``síncrono" da tecnologia STM (Synchronous
Transfer Mode).
Na tecnologia STM é utilizada a comutação (switching) dos circuitos com a alocação de banda fixa
para os diversos circuitos. Como a demanda dos circuitos pode ser diferente, algumas bandas
alocadas podem estar sendo sub-utilizadas.
No STM a divisão de bandas pode ser feita de duas maneiras: por divisão de tempo (TDM - Time
Division Multiplexing) ou por divisão de freqüência (FDM - Frequency Division Multiplexing).
Modo Assíncrono
O Modo de Transferência Assíncrono (ATM), ao contrário, faz a comutação de pequenos pacotes, ou
células, com alocação de largura de banda conforme a demanda.
Cada célula, com um pequeno tamanho fixo, é agrupada junto a outras células através de
identificadores, atendendo assim a uma demanda determinada.
Esta alocação dinâmica da largura de banda, através de pequenas células, faz com que o ATM
possa ser utilizado tanto em transmissão de dados como em aplicações de tempo real, como
telefonia e vídeo.
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A CÉLULA DO ATM
No ATM as informações estão agrupadas em pequenas células,
denominadas células ATM de 53 bytes, sendo que o cabeçalho
contém 5 bytes com identificadores e controle, e as informações
estão distribuídas nos outros 48 bytes.
CONTROLE E IDENTIFICAÇÃO NA CÉLULA DO ATM
GFC indica o Controle de Fluxo Genérico, VPI e VCI são
Identificadores de Canal , PT indica o tipo de informação do Campo
de Informação , CLP indica o grau de prioridade da célula no caso de
necessidade de descarte em congestionamentos, HEC (header error
control) é um valor calculado para validar o cabeçalho da célula, e o
Campo de Informações constitui os dados vindos da camada superior
e que devem ser transportados pela célula na transmissão.
A Célula ATM
AS CAMADAS DA TECNOLOGIA ATM
A tecnologia ATM está basicamente dividida em três camadas: Camada de Adaptação, Camada ATM
e Camada Física, conforme mostrado na ilustração abaixo.
As camadas da tecnologia ATM
Na camada de Adaptação é feita a interface entre as aplicações do usuário e a tecnologia ATM,
através da Subcamada de Convergência, onde são agrupadas as informações da camada superior, e
da Subcamada de Segmentação e Reagrupamento, onde as informações anteriormente agrupadas
são segmentadas e reagrupadas em células ATM.
Na camada ATM é feita a multiplexação/demultiplexação das células lógicas diferentes vindas de
uma mesma interface física, e então é feito o roteamento destas células através dos identificadores.
A camada ATM possibilita um serviço de ``conexão orientada" para as camadas superiores (do
usuário) gerando circuitos virtuais entre tais camadas. Estes circuitos podem ser comutados,
conforme a demanda.
Na camada Física, subcamada de Convergência, as células são empacotadas, delimitadas, é gerado
ou recuperado o cabeçalho de controle de erro (HEC), e é feita a retirada ou inserção de células de
preenchimento. Finalmente, na subcamada de Meio Físico, estão as funções dependentes da mídia
utilizada para transmissão das células.
No meio físico as células são transmitidas e são sincronizadas de duas maneiras distintas e válidas.
Podem ser sincronizadas diretamente através do campo HEC que faz parte do cabeçalho, ou podem
ser empacotadas em frames (envelopes) e então transportadas pela técnica TDM, num sistema
denominado de Hierarquia Digital Síncrona (SDH).
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INTEGRAÇÃO ENTRE DIFERENTES PROTOCOLOS
A camada de Adaptação permite o uso do ATM com outros protocolos de comunicação diferentes e
com diversas aplicações.
As subcamadas de Convergência e de Segmentação e Reagrupamento são as responsáveis por
esta interface, conforme mostrado na abaixo.
As unidades de informação e a camada de adaptação
A subcamada de convergência faz o agrupamento das informações, que depois são segmentadas e
reagrupadas na subcamada inferior, sendo que na camada ATM tais informações são arranjadas na
forma de células de 53 bytes.
Em redes de computadores esta camada permite a integração do ATM com redes Ethernet e Token
Ring, por exemplo, ou com protocolos de nível 3 tipo IP, permitindo conexões de várias sub-redes.
CONCLUSÕES
O ATM é uma tecnologia atual e em expansão, com altas taxas de transmissão, capaz de suportar
mídias diversas, inclusive as que exigem tempo real.
Está baseada na tecnologia de transporte e comutação de células de tamanho fixo e reduzido.
Apresenta camadas de adaptação aos protocolos do usuário, camada de adaptação ao meio físico
de transporte e camada propriamente ATM para formação das células de informação.
Hoje é fundamental nas tecnologias de transmissão de vídeo e voz, porém disputa espaço na
transmissão de dados com novas tecnologias baseadas em frames como o Fast Ethernet e o Giga
Ethernet.
Bibliografia
1 - Guia Internet de Conectividade, Cyclades, 1996, São Paulo.
2 - McQuillan, John. ``Desconstruindo o ATM". Business Communications Review, Editora Mantel
Media, São Paulo, maio de 1997.
3 - Rigatieri, Vanderlei. ``Desconstruindo o ATM". Business Communications Review, Editora Mantel
Media, São Paulo, maio de 1997.
4 - Baker, Fred. ``ATM e RSVP". Business Communications Review, Editora Mantel Media, São
Paulo, junho de 1997.
5 - ATM Forum. www.atmforum.com
* Este texto foi produzido pela equipe técnica da Creare Engenharia Elétrica. Não pode ser reproduzido sem a sua autorização
expressa. Texto original do ano de 1998.