ATM (Asynchronous Transfer Mode). Protocole de niveau 2 du modèle OSI. Développé par le CNET et quelques fabricants de composant informatique. La technique ATM est basée sur la segmentation des données en cellules de taille unique. L'en-tête de la cellule contient l'information permettant à chaque cellule de retrouver son chemin : elle indique entre autre l'identité du (VCI, Virtual Channel Identifier) auquel la cellule appartient. Le valeur VCI est locale au commutateur, sa valeur change à la sortie de chaque commutateur, indiquant une nouvelle valeur pour le prochain noeud. Le commutateur ATM dispose d'une table qui donne le VPI/VCI de sortie en fonction du VPI/VCI d'entrée. Une entrée dans cette table est créée à chaque fois qu'une connexion est établie, la route est alors établie pour toute la durée de la connexion.

Actuellement, les deux types de technologies de commutation existantes sont :

• La commutation de paquets (et le relais de trames), bien adaptée à la transmission de données.

• La commutation de circuits, qui prend en compte le caractère isochrone du service téléphonique

La commutation de cellules allie la simplicité de la commutation de circuits avec la flexibilité de la commutation de paquets. Simplicité grâce à la longueur de la cellule qui permet de concevoir des commutateurs de cellules relativement simples et performants. D'autre part, si l'on accepte de limiter la taille des files d'attente dans les commutateurs et de ne pas utiliser les liaisons d'accès au maximum des possibilités, la petite taille des cellules permet une émulation de circuit isochrone. Flexibilité du fait que les cellules sont des paquets, avec entête, permettant d'établir des connexions virtuelles qui peuvent être multiplexées. Le débit est adapté aux caractéristiques de la source, au lieu d'être imposé par la liaison d'accès.

 

Contrainte	Commutation de circuits [RNIS]	Commutation de paquets [X.25]	Commutation de cellules [ATM]
Temps réel	oui	non	oui
Transparence	oui	non	oui
Protocole de bout en bout	oui	non	oui
Débit variable	non	oui	oui
Multiplexage statistique	non	oui	oui

 

L'ATM permet le transfère de données à une vitesse allant de 25Mbps à plus de 622Mbps (il est prévu d'atteindre plus de 2Gbps sur fibre optique).

 

Qu'est ce qu'une cellule ?

L'idée de base des réseaux à commutation de cellules est de transmettre toutes les données dans des petits paquets de taille fixe appelés cellules. La taille de la cellule présente une certaine importance car celle-ci influe sur la forme des protocoles des couches supérieures. Afin que le récepteur puisse interpréter correctement les données contenues dans la cellule, cette dernière doit contenir des informations de contrôle décrivant la relation de cette cellule avec les autres dans le flot de données. La taille des cellules est de 48 octets de charge utile et 5 octets d'en-tête, soit 53 octets.


Champs d'application de l'ATM

Réseaux internationaux avec transmission de data, de la voix et de l'image (pour l'industrie ou les médias) Applications en temps réel (vidéo, voix) Réseau de base d'entreprise: plate-forme de transmission pour les VPN IP et vocaux Hébergement d'application avec qualité de service Transmission rapide de gros volumes de données


Connexion et Transit des cellules à travers le réseau

On distingue trois phases :

- L'établissement de la connexion
- Le transfert de données à travers le canal virtuel établi
- La libération de la connexion

Lors de la procédure d'établissement de la connexion, un circuit virtuel est réservé à travers le réseau ATM. Le routage est établi durant cette phase, ce qui optimise par la suite les délais de transmission.

 

Le circuit virtuel est réalisé à partir de 2 identifiants

• VPI (Virtual Path Identifier), Champ de 8 bits dans l'en-tête d'une cellule ATM. Numéro de conduit virtuel. Le support physique est composé d'un ensemble de conduits virtuels qui sont eux mêmes composés d'autres conduits virtuels. Les commutateurs ATM utilisent les champs d'identificateurs de conduit virtuel et de canal virtuel pour identifier la prochaine liaison de canal virtuel sur laquelle une cellule doit transiter pour arriver à  sa destination finale.

• VCI (Virtual circuit identifier) Champ de 16 bits dans l'en-tête d'une cellule ATM. L'identificateur de circuit ou canal virtuel est utilisé avec l'identificateur de conduit virtuel pour déterminer la prochaine destination d'une cellule, lorsque celle-ci passe dans une série de commutateurs ATM pour atteindre sa destination. Les commutateurs ATM utilisent les champs d'identificateurs de canal virtuel et de conduit virtuel pour identifier la prochaine liaison de canal virtuel du réseau par laquelle une cellule doit transiter pour arriver à  sa destination finale.

L'adressage d'un circuit virtuel ATM est donc un couple VPI/VCI. Ce système permet d'effectuer un routage très facilement : un circuit virtuel n'est en fait qu'une suite de couples VPI/VCI qui permettent d'aller de routeurs en routeurs, jusqu'au destinataire.
En fait, lors de l'établissement de la connexion, chaque routeur du réseau ATM qui compose le circuit virtuel crée une table de routage qui permet de faire transiter les cellules arrivant vers le conduit virtuel adéquate

 

La couche AAL (ATM Adaptation Layer)

Ces couches sont chargées de segmenter et de ré assembler les cellules provenant des applications. ATM a été conçu pour pouvoir transporter des flux de données variés, la vidéo, la voix ou des données. Mais le transport de ces différents types de flux de données ne nécessite des types de services différents, exemple: (les contraintes sur les données ne sont pas les mêmes pour le transport de la voix). Pour faire face à ces divers besoins des applications, diverses couches AAL ont été définies:

• AAL1 : Supporte les applications vidéo à débit constant, transport de la voix.

• AAL2 : Supporte les applications vidéo et audio à débit variable.

• AAL3/4 : Ce type de couche AAL est adapté en transfert sécurisé de données.

• AAL5 : Adapté au transport de données.

Le multiplexage

C'est la capacité à transmettre sur un seul support physique (voie haute vitesse) des données provenant de plusieurs équipements (voies basse vitesse).

• La voie haute vitesse: c'est la voie de communication entre le multiplexeur et le démultiplexeur, elle prend en charge l'ensemble du trafic.

• La voie basse vitesse: c'est la voie de communication reliant le terminal de l'utilisateur au multiplexeur, elle prend en charge le trafic de l'utilisateur.

Multiplexeur: Équipement permettant de combiner les signaux provenant des émetteurs pour les transmettre sur la voie haute vitesse. Le démultiplexeur et l'équipement sur lequel les récepteurs sont raccordés à la voie haute vitesse.

Multiplexage fréquentiel: Aussi appelé MRF (Multiplexage par répartition de fréquence ou FDM, Fréquence Division Multiplexing) permet de partager la bande de fréquence sur la voie haute vitesse en une série de plusieurs canaux moins larges, qui permettront de faire circuler sans interruption sur la voie haute vitesse les données provenant des différentes voies basse vitesse.
Multiplexage statistique: Le multiplexage statistique reprend les caractéristiques du multiplexage temporel, à la différence près qu'il ne transmet sur la voie haute vitesse que les voies basses vitesses comportant des données. Ce type de multiplexage se base sur des statistiques concernant le débit de chaque ligne basse vitesse. Ainsi, la ligne haute vitesse ne transmettant pas les blancs (problèmes spécifiques a l'électronique rencontrés à des vitesses de plus 100 mégahertz)

Multiplexage temporel: Le multiplexage temporel, Aussi appelé MRT (Multiplexage par répartition dans le temps ou TDM, Time Division Multiplexing) permet d'échantillonner les signaux des voies basse vitesse pour les transmettre successivement sur la voie haute vitesse en leur allouant la totalité de la bande passante, même si celles-ci ne possèdent pas de données à émettre (il n'est pas possible de traiter les signaux en continu, par souci de simplicité, on échantillonne les signaux à un rythme régulier d'où la possibilité d'avoir une bande passante sans émission).

 

Déploiement d'un réseau ATM  LAN Émule

• Il peut être utilisé aussi bien sur des LAN que sur des MAN ou des WAN

• L'émulation d'un LAN sur ATM s'appelle LANE (ou E-LAN)

• L'intérêt du LANE est que les applications réseaux restent les mêmes sur un réseau Ethernet que sur un réseau ATM

• Un LANE est un réseau virtuel composé d'un ensemble de machine. Un réseau ATM peut supporter plusieurs LANE et la localisation géographique des machines n'a aucune importance : les membres d'un LANE communiquent comme sur un segment IP (ou dans un VLAN)

• En implémentant un LANE, une interface ATM ressemble à une interface Ethernet.

  Les fonctionnalités sont les suivantes :

  • support des services "connexionless" (sans connexion, voir IP),

  • support des services "multicast",

  • support des services LAN au niveau MAC (niveau 2).

A court terme, ATM répondra aux besoins en bande passante des backbones de commutation de réseaux et  se développera en direction des stations de travail et des réseaux étendus, il fournira un accès direct à haute vitesse et une QoS adaptée aux besoins