ATM: Wie funktioniert Internet-Übertragung per ATM?

Anders als das öffentliche Telefonnetz überträgt ATM Daten in Paketen. Nutzinformationen werden in Zellen fester Größe verpackt und diese mit Steuerinformationen transportiert. Da sich die Arbeitsweise von ATM nicht im ISO-OSI-Modell und auch nicht im TCP/IP-Modell abbilden lässt, wurde dafür ein eigenes ATM-Modell entwickelt.

ATM unterscheidet sich von anderen Übertragungstechnologien noch dadurch, dass es die Verkehrsströme steuern und abstufen kann – möglich sind damit im gleichen Leitungsnetz unterschiedliche Bandbreiten, Durchsatzraten und Geschwindigkeiten.

ATM-Zellen: Kompromiss zwischen Daten und Livestreaming

ATM-Netze arbeiten mit Zellen einer konstanten Länge von 53 Byte. Der nur 5 Byte große Zellenkopf enthält die benötigten Steuerinformationen (den Verwaltungsanteil, so genannter Overhead), die verbleibenden 48 Byte stehen für die Nutzdaten zur Verfügung.

Die Größe der Zellen ist ein Kompromiss zwischen den Anforderungen der Echtzeitdienste und denen der Datendienste. Echtzeitdienste wie zum Beispiel Multimedia-Live-Übertragungen erfordern eine möglichst verzögerungsfreie Beförderung, die man zum Beispiel dadurch erreichen kann, dass man möglichst kurze Beladungszeiten für Pakete ermöglicht – und kleine Pakete lassen sich schneller füllen als große. Andererseits ist bei Datendiensten die Nutzdatenrate um so höher, je kleiner der Verwaltungsanteil der Pakete ist, dies spricht für größere Zellen mit kleinen Zellköpfen.

Quality of Service (QoS)

ATM ermöglicht die Steuerung der Verkehrsströme und je nach Kundenwunsch unterschiedliche Leistungen im gleichen Netz. Vorgesehen sind sieht fünf verschiedene so genannte Verkehrskategorien (siehe Schema). Der Hauptunterschied zwischen den Kategorien besteht in der Höhe des den Kunden zugesicherten Durchsatzes beziehungsweise im Netzverhalten bei Überlastsituationen. Ein Netzbetreiber kann daraus zusammen mit weiteren Parametern ein konkretes Angebotsspektrum an Anschlüssen und Diensten für seine Kunden gestalten.

Die 4 ATM-Kategorien: CBR, VBR-RT, SCR, UBR

  • Die Kategorie Constant Bit Rate (CBR) liefert einen konstanten Datenstrom fester Bandbreite, wie er für Sprachübertragungen oder Echtzeit-Bildübertragungen benötigt wird.
  • Die Kategorie Variable Bit Rate – Real Time (VBR-RT) ist für Anwendungen geeignet, die zwar geringe Verzögerungen sowie eine geringe Varianz der Verzögerung erfordern, aber mit der Zeit wechselnde Datenmengen übertragen. In der Variante non Real Time (nRT) spielt auch die zeitliche Beziehung zwischen den Endstellen nur noch eine untergeordnete Rolle. Die VBR-Kategorie eignet sich gut für stoßweises Lastaufkommen (Bursts). Der Netzbetreiber kann die Überschreitung des Durchschnittwerts sowohl in der Höhe als auch in der Zeit begrenzen.
  • Die Sustainable Cell Rate (SCR) ist die im Durchschnitt vorgesehene Übertragungsrate. Einzelne Bursts können diesen Grenzwert überschreiten, allerdings sind dieser Übertretung mit der Peak Cell Rate (PCR) in der Höhe und mit der Maximum Burst Time (MBT) in der Dauer Grenzen gesetzt.
  • Im Unterschied dazu sind bei Unspecified Bit Rate (UBR) keine Durchsatzraten oder Verzögerungen zugesichert. Das Netz transportiert in dieser Kategorie die Daten gerade so schnell, wie es die Restkapazität erlaubt, die die CBR- und VBR-Verbindungen übrig lassen (so genannter Best-Effort). Im ungünstigsten Fall lässt das ATM-Netz Pakete der UBR-Klasse komplett links liegen. Eine Unterklasse der Best-Effort-Kategorie bildet die Available Bit Rate (ABR). Sie bietet Verfahren zum Verkehrsmanagement und lässt sich daher von einer Anwendung steuern. UBR und ABR eignen sich wegen ihrer Charakteristik vor allem für zeitunkritische Datenanwendungen wie Filetransfer, Backup-Vorgänge oder auch klassische TCP/IP-Verbindungen.

Neben dem Durchsatz lassen sich im ATM weitere Parameter des Quality of Service vereinbaren, beispielsweise der Cell Loss Ratio (CLR). Das ist das Verhältnis verlorener Zellen zu der Gesamtzahl der übertragenen Zellen. Auch kann man maximale Verzögerungen oder die Varianz der Transportverzögerung festlegen.

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