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ATM es un protocolo modernizado con capacidades mínimas de control de error y flujo. Esto reduce el excedente (overhead) de procesamiento de celdas ATM y reduce el número de bits de excedente que se requiere en cada celda, capacitando así a ATM para operar a altas tasas de datos. Además, el empleo de celdas de tamaño fijo simplifica el procesamiento que se requiere en cada nodo ATM apoyando, de nuevo, la utilización de ATM a altas tasas de datos.
La tecnología ATM se ha concebido para instrumentar redes de comunicación tanto locales como de área amplia. Su funcionamiento se basa en dos principios fundamentales: la conmutación rápida de paquetes (FPS) y el multiplexaje asíncrono por distribución de tiempo (ADTM). El primero es un concepto que permite que los sistemas operen a un rango de velocidad mucho mayor que los sistemas normales de conmutación de paquetes gracias a que maneja un conjunto limitado de funciones. El segundo, también llamado multiplexaje estadístico, permite que ATM logre una de sus principales ventajas: el aprovechamiento completo, el manejo flexible y la asignación sobre demanda del ancho de banda.
ATM emplea celdas de tamaño fijo que consisten en un encabezado de 5 octetos y un campo de información de 48 octetos. El empleo de celdas fijas de tamaño pequeño representan varias ventajas. Primero, puede reducir el retardo de enfilamiento para una celda de alta prioridad, ya que espera menos que si llega ligeramente atrás de una celda de menor prioridad que ha ganado acceso a un recurso. Segundo, las celdas de tamaño fijo se pueden conmutar más eficientemente, lo que es importante para las muy altas tasas de datos ATM. Con celdas de tamaño fijo es más fácil instrumentar en hardware el mecanismo de conmutación.
Existen dos interfaces especificadas que son la interface usuario-red UNI (user-network interface) y la red a red NNI (network-network interface). La UNI liga un dispositivo de usuario a un switch público o privado y la NNI describe una conexión entre dos switches.
Como ATM es una red orientada a conexión, un enlace entre dos puntos empieza cuando uno transmite una solicitud a través de la UNI a la red. Un dispositivo responsable de señalización pasa la señal a través de la red a su destino. Si el sistema indica que se acepta la conexión, un circuito virtual es establecido a través de la red ATM entre los dos puntos. Ambas UNIs contienen mapas para que las celdas puedan ser ruteadas correctamente. Cada celda contiene campos, un identificador de ruta virtual VPI (virtual path identifier) y un identificador de circuito virtual VCI (virtual circuit identifier) que indican estos mapeos.
El uso de celdas para transmitir datos no significa que los protocolos de hoy no sean usados. ATM es totalmente transparente a protocolo. La carga de cada celda es pasada por el switch sin ser "leída" a nivel binario. ATM usa el concepto de control de error y flujo de "fin a fin" en contraste a la red convencional de paquete conmutado que usa un control de error y flujo interno. Esto es que la red en sí no checa la carga de datos para errores y lo deja al dispositivo terminal final.
ATM está diseñado para manejar los siguientes tipos de tráfico:
- Clase A - Constant Bit Rate (CBR), orientado a conexión, tráfico síncrono (Ej. voz o video sin compresión)
- Clase B - Variable Bit Traffic (VBR), orientado a conexión, tráfico sícrono (voz y video comprimidos).
- Clase C - Variable Bit Rate, orientado a conexión, tráfico asíncrono (X.25, Frame Relay, etc).
- Clase D - Información de paquete sin conexión (tráfico LAN, SMDS, etc).
La funcionalidad de ATM se corresponde con la capa física y parte de la capa de enlace del modelo de referencia OSI (Open Systems Interconnection) de la ISO (International Organization for Standardization).
El modelo de referencia ATM está compuesto por los siguientes planos:
- Control. Este plano es responsable de generar y de manejar las peticiones de señalización.
- Usuario. Este plano es responsable de manejar la transferencia de datos.
- Gestión. Este plano contiene una componente denominada gestión de la capa que maneja funciones específicas del nivel ATM, tales como la detección de fallos y los problemas de protocolo, y otra capa denotada gestión de plano que maneja y coordina funciones relacionadas con el sistema completo.
El modelo de referencia ATM se compone de los siguientes niveles:
- Nivel físico. Semejante al nivel físico del modelo de referencia OSI, el nivel físico ATM maneja la transmisión dependiente del medio físico. Define las características eléctricas y las interfaces de red.
- Nivel ATM. El nivel ATM, en combinación con el nivel de adaptación ATM, es análogo al nivel de enlace de datos del modelo de referencia OSI. El nivel ATM es responsable del establecimiento de conexiones y del paso de celdas a través de la red ATM. Para ello toma los datos que van a ser enviados y añade la información de la cabecera de 5 bytes que asegura que la celda es enviada por la conexión correcta.
- Nivel de adaptación ATM. La AAL (ATM Adaptation Layer), combinada con el nivel ATM, es semejante al nivel de enlace de datos del modelo de referencia OSI. La AAL es responsable de aislar los detalles de los procesos ATM a los protocolos de niveles superior. Se encarga de asegurar las características de servicio apropiadas y de segmentar cualquier tipo de tráfico en una carga de 48 bytes que será transmitida en las celdas ATM. Para implementar los distintos tipos de servicio ATM se han especificado varias capas AAL que adapten el flujo de celdas ATM a un flujo con las características requeridas por cada uno de ellos.
- Niveles superiores. Son los niveles que residen sobre la AAL, los cuales aceptan los datos de usuario, los clasifican en paquetes, y los pasan a la AAL.
Las redes ATM están fundamentalmente orientadas a conexión (funcionamiento similar al sistema de conmutación telefónico estándar), donde las llamadas son establecidas basándose en los extremos finales antes de que se produzca el intercambio de información.
Cuando se establece un circuito a través de un sistema ATM, todas las celdas relacionadas con ese flujo de datos, viajan por la misma ruta durante toda la sesión. Por lo tanto, las celdas llegan en orden, simplificando su procesamiento. En cambio, en la conmutación de paquetes, los paquetes se encaminan dinámicamente en cada nodo.
Ventajas:
- En lugar de apoyarse en un medio de transmisión de acceso compartido, ATM se basa en enlaces de punto a punto entre nodos terminales y conmutadores.
- En lugar de basarse en la transmisión de datagramas de longitud variable, ATM se finca sobre la transmisión de celdas de longitud fija.
- En lugar de emitir datagramas dentro de la red para su direccionamiento mediante conmutadores, ATM emplea la tecnología orientada a conexión.
- En lugar de emplear enlaces de datos largos y complicados y concatenaciones de dirección red-capa, ATM emplea un mecanismo eficiente de direccionamiento con construcciones jerárquicas de inserción.
- En lugar de combinar construcciones lógicas y físicas de subred, ATM separa estos dos conceptos y permite LAN virtuales entre grupos de usuarios físicamente dispersos en la red.
- Una única red ATM dará cabida a todo tipo de tráfico (voz, datos y vídeo).
- Capacita nuevas aplicaciones - debido a su alta velocidad y a la integración de los tipos de tráfico, ATM capacitara la creación y la expansión de nuevas aplicaciones como la multimedia.
- Compatibilidad: porque ATM no está basado en un tipo específico de transporte físico, es compatible con las actuales redes físicas que han sido desplegadas. ATM puede ser implementado sobre par trenzado, cable coaxial y fibra óptica.
- Simplifica el control de la Red - ATM está evolucionando hacia una tecnología standard para todo tipo de comunicaciones. Esta uniformidad intenta simplificar el control de la red usando la misma tecnología para todos los niveles de la red.
- ATM mejora la eficiencia y manejabilidad de la red.
Desventajas:
- ATM no provee de fácil migración de las LANs de hoy en día. Por ser una tecnología completamente nueva, las redes ATM requerirán reemplazar al menos algunos componentes de la red. Esto será muy costoso, molesto y consumirá tiempo.
- Algunas personas pagarán mucho por estar en la punta de la tecnología, pero por el momento, las actuales tecnologías de alta velocidad como FDDI, Fast Ethernet e Ethernet Switched proveerán rendimiento a precios que los productos ATM no serán capaz de competir.
- Sólo una vez que las ventas de ATM alcancen volúmenes significativos el costo de los productos podrán competir con la tecnología de hoy en día.
- ATM se convertirá en una tecnología viable para backbone de alta velocidad y WAN en los próximos dos años. Sin embargo, su aplicación dentro de grupos de trabajo o desktop no será viable hasta que los estándares hayan sido definidos completamente.
- Aunque algunos de los defensores de ATM apuntan el hecho de que es adecuado para transportar tráfico de voz, se ha progresado escasamente en desarrollar la tecnología ATM para voz. Actualmente ATM no dispone de un protocolo para la capa de adaptación ATM optimizado para tratamiento tráfico de voz de manera muy ineficiente, por tanto ineficientemente, de hecho, las redes T1/T3 estándares basadas en multiplexación por división en el tiempo pueden transportar muchas más conexiones de voz que las redes ATM T1/T3. Por consiguiente, a menos que el presupuesto permita una costosa actualización a SONET (y una vez que se tiene SONET, los interfaces de voz convencionales proporcionan tanto ancho de banda, que probablemente no será necesario considerar ATM), es mejor alejarse de la idea de implementar ATM para voz.
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