حالت انتقال ناهمگام

حالت انتقال ناهمزمان (ATM) یک فناوری شبکه پرسرعت است که به طور گسترده برای انتقال داده، صدا و ویدئو در شبکه های محلی و گسترده استفاده می شود. این یک تکنیک سوئیچینگ و مالتی پلکسی است که از اواخر دهه 1980 وجود داشته است، با هدف ایجاد ارتباط کارآمد و قابل اعتماد بین دستگاه ها. ATM به دلیل توانایی آن در سازگاری با انواع مختلف ترافیک با کیفیت خدمات متفاوت محبوبیت پیدا کرد. این مقاله به تاریخچه، عملکرد، انواع، برنامه‌ها و چشم‌اندازهای آینده حالت انتقال ناهمزمان می‌پردازد.

تاریخچه حالت انتقال ناهمزمان

منشاء حالت انتقال ناهمزمان را می توان به اواخر دهه 1980 ردیابی کرد، زمانی که برای اولین بار توسط کمیته مشاوره بین المللی تلگراف و تلفن (CCITT) به عنوان بخشی از توصیه های شبکه دیجیتال خدمات یکپارچه باند پهن (B-ISDN) آنها معرفی شد. مفهوم اولیه ATM برای حمل طیف گسترده ای از انواع ترافیک، از جمله صدا، داده و ویدئو، با استفاده از سلول های با اندازه ثابت طراحی شده بود، بر خلاف شبکه های سنتی سوئیچ بسته که از بسته های با اندازه متغیر استفاده می کنند.

اطلاعات دقیق در مورد حالت انتقال ناهمزمان

حالت انتقال ناهمزمان یک فناوری سوئیچینگ مبتنی بر سلول است که داده ها را به واحدهای کوچک و با اندازه ثابت به نام سلول ها که هر کدام از 53 بایت تشکیل شده است، تجزیه می کند. ساختار سلولی شامل یک هدر 5 بایتی و یک بار 48 بایتی است. اندازه سلول ثابت یکنواختی و زمان‌های انتقال قابل پیش‌بینی را تضمین می‌کند و به انتقال کارآمد داده کمک می‌کند.

ATM بر اساس مدارهای مجازی عمل می کند و مسیرهای منطقی را بین نقاط پایانی برای انتقال داده ایجاد می کند. دو نوع مدار مجازی وجود دارد: مدارهای مجازی دائمی (PVC) و مدارهای مجازی سوئیچ شده (SVC). PVC ها از پیش پیکربندی شده اند و یک ارتباط ثابت بین نقاط پایانی ایجاد می کنند، در حالی که SVC ها به صورت پویا بر اساس نیاز ایجاد می شوند.

ساختار داخلی حالت انتقال ناهمزمان

شبکه های خودپرداز معمولاً از سه جزء کلیدی تشکیل شده اند:

1. سوئیچ های ATM: اینها دستگاه های اصلی هستند که مسئول مسیریابی و سوئیچینگ سلول های ATM بر اساس اطلاعات هدر سلول هستند.

2. نقاط پایانی ATM: دستگاه هایی هستند که سلول های خودپرداز را تولید و دریافت می کنند. آنها می توانند رایانه، روتر یا سایر دستگاه های شبکه باشند.

3. رسانه انتقال دستگاه خودپرداز: محیط فیزیکی که سلول های ATM از طریق آن منتقل می شوند، مانند فیبرهای نوری یا کابل های مسی.

تجزیه و تحلیل ویژگی های کلیدی حالت انتقال ناهمزمان

حالت انتقال ناهمزمان چندین ویژگی کلیدی را ارائه می دهد که آن را به انتخابی جذاب برای ارتباطات پرسرعت تبدیل می کند:

• سرعت بالا: ATM نرخ انتقال داده را از 1.544 مگابیت در ثانیه (T1) تا 622 مگابیت در ثانیه (OC-12) و بالاتر ارائه می دهد، که آن را برای برنامه های کاربردی با پهنای باند فشرده مناسب می کند.

• کیفیت خدمات (QoS): ATM از چندین کلاس خدمات پشتیبانی می کند و امکان اولویت بندی انواع مختلف ترافیک بر اساس نیازهای خاص آنها را فراهم می کند و اطمینان حاصل می کند که برنامه های کاربردی حیاتی اولویت بیشتری دارند.

• مقیاس پذیری: شبکه های خودپرداز به راحتی می توانند تعداد زیادی از دستگاه ها و کاربران را در خود جای دهند و برای شبکه های رو به رشد مناسب هستند.

• بهره وری: ساختار سلول با اندازه ثابت ATM سربار پردازش را کاهش می دهد و نیاز به تصمیم گیری مسیریابی در سوئیچ های میانی را از بین می برد و در نتیجه استفاده از شبکه کارآمدتر است.

انواع حالت انتقال ناهمزمان

فناوری ATM را می توان به دو دسته اصلی طبقه بندی کرد:

1. دستگاه خودپرداز روی SONET/SDH: در این پیکربندی، سلول‌های ATM درون فریم‌های شبکه‌های نوری همزمان (SONET) یا سلسله مراتب دیجیتال همزمان (SDH) کپسوله می‌شوند. این اجازه می دهد تا ATM با شبکه های SONET/SDH موجود یکپارچه شود.

2. ATM از طریق IP/MPLS: این رویکرد شامل کپسوله کردن سلول های ATM در بسته های IP یا Multi-Protocol Label Switching (MPLS) است. همگرایی شبکه های ATM و IP/MPLS را تسهیل می کند و امکان انعطاف پذیری و مقرون به صرفه بودن بیشتر را فراهم می کند.

در اینجا جدول مقایسه این دو نوع آورده شده است:

راه های استفاده از حالت انتقال ناهمزمان و چالش های مرتبط

ATM به طور گسترده در کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار گرفته است، از جمله:

1. مخابرات: دستگاه خودپرداز در شبکه های مخابراتی برای انتقال کارآمد ترافیک صدا و داده به ویژه در شبکه های اصلی استفاده می شود.

2. پخش ویدئو: با توجه به توانایی آن در رسیدگی به نیازهای پهنای باند بالا، ATM برای برنامه های پخش ویدئو استفاده می شود که در آن انتقال داده در زمان واقعی بسیار مهم است.

3. اتصال LAN و WAN: ATM برای اتصال شبکه های محلی (LAN) و شبکه های گسترده (WAN) در شرکت ها و موسسات استفاده می شود.

با این حال، در حالی که ATM مزایای بسیاری را ارائه می دهد، با چالش های خاصی نیز مواجه است:

• پیچیدگی: راه اندازی و مدیریت شبکه های ATM به دلیل استفاده از مدارهای مجازی و نیاز به تنظیمات QoS خاص می تواند پیچیده باشد.

• هزینه: پیاده سازی زیرساخت های خودپرداز در مقایسه با سایر فناوری های شبکه می تواند گران باشد.

• تجهیزات میراثی: ارتقاء از فناوری‌های موجود به دستگاه‌های خودپرداز ممکن است نیازمند سرمایه‌گذاری قابل توجهی باشد و مسائل مربوط به سازگاری با تجهیزات قدیمی.

ویژگی های اصلی و مقایسه با اصطلاحات مشابه

در اینجا لیستی از ویژگی های اصلی و مقایسه ATM با اصطلاحات مشابه شبکه آورده شده است:

1. ATM در مقابل اترنت: ATM QoS قابل پیش بینی ارائه می دهد و برای برنامه های حساس به زمان مناسب است، در حالی که اترنت مقرون به صرفه است و به طور گسترده برای اتصال LAN استفاده می شود.

2. خودپرداز در مقابل فریم رله: ATM پهنای باند و پشتیبانی QoS بالاتری ارائه می دهد، در حالی که Frame Relay برای برنامه های کاربردی با پهنای باند پایین ساده تر و مقرون به صرفه تر است.

3. ATM در مقابل MPLS: هر دو از QoS پشتیبانی می کنند، اما ATM برای برنامه های کاربردی با پهنای باند بالا بهتر است، در حالی که MPLS مقیاس پذیرتر و برای توپولوژی های پیچیده شبکه مناسب است.

چشم اندازها و فناوری های آینده

حالت انتقال ناهمزمان به دلیل قابلیت‌های QoS و قابلیت اطمینان آن در برخی از برنامه‌های کاربردی خاص باقی می‌ماند. با این حال، با رقابت فناوری های نوظهور مانند IP/MPLS و اترنت حامل مواجه شده است. همانطور که تقاضاهای شبکه همچنان در حال تکامل هستند، این فناوری های جایگزین احتمالاً کشش بیشتری به دست خواهند آورد، به ویژه در زمینه شبکه های تعریف شده با نرم افزار (SDN) و مجازی سازی عملکرد شبکه (NFV).

حالت انتقال ناهمزمان و سرورهای پروکسی

سرورهای پروکسی جزء ضروری شبکه های مدرن هستند که به عنوان واسطه بین مشتریان و اینترنت عمل می کنند. در حالی که خود فناوری ATM مستقیماً به سرورهای پراکسی مربوط نمی شود، سازمان هایی که ATM را در شبکه های خود مستقر می کنند نیز می توانند از سرورهای پراکسی برای اهداف مختلفی مانند بهبود امنیت، ذخیره محتوا و بهینه سازی ترافیک شبکه استفاده کنند.

لینک های مربوطه

برای اطلاعات بیشتر در مورد حالت انتقال ناهمزمان، می توانید از منابع زیر دیدن کنید:

1. انجمن ATM
2. توصیه های ITU-T برای دستگاه های خودپرداز
3. آموزش فناوری ATM

ATM یک فناوری قابل توجه در تاریخ شبکه است و اگرچه استفاده از آن در سال های اخیر کاهش یافته است، میراث آن در پایه های سیستم های ارتباطی مدرن باقی مانده است. همانطور که شبکه ها به تکامل خود ادامه می دهند، استقبال از فناوری های جدید در حالی که بر اساس نقاط قوت موجود است، آینده اتصال جهانی را شکل خواهد داد.