Vorrei sapere che cosa sono le reti ATM e i collegamenti frame-relay. In particolare, che cosa li caratterizza e quali sono i loro utilizzi più frequenti. Infine, quali sono le loro future evoluzioni tecnologiche.

ATM

Negli anni ottanta gli americani svilupparono le reti televisive
via cavo. Le società telefoniche avevano a che fare con reti diverse: a
commutazione di circuito per telefono e Telex e a commutazione
di pacchetto per i dati. La soluzione di inventare una rete singola per
il futuro ad altissima velocità, centinaia di Mb/s, che non solo fosse
in grado di rimpiazzare l’intero sistema telefonico e televisivo, ma di
renderla disponibile alla rete di accesso1,
cioè in casa dell’utente,
era il sogno, non ancora realizzato, di allora.

In questo contesto nacque da parte delle industrie telefoniche l’ATM2
utilizzata dal B-ISDN (Broadband Integrated Services Digital Network,
rete digitale a commutazione di pacchetto), orientata alla connessione
per servizi integrati ad altissima velocità. In pratica con lo scopo
di fornire
all’utente un’evoluzione della rete ISDN per servizi quali la video conferenza,
l’interconnessione di LAN, per utenze affari e per l’utenza domestica:
Video on Demand3, audio Hi-Fi, giochi ecc.;
chi più ne ha più ne metta.
Su ATM si è scritto di tutto e di più, per chi volesse approfondire in
internet non ha che l’imbarazzo della scelta; qui sintetizziamo l’essenziale.
Le caratteristiche principali delle reti ATM sono: velocità fino a
622 Mb/s, comunicazioni tra utenti tramite una connessione virtuale, cioè
su un canale logico. L’informazione è instradata su un percorso fisico
associato alla connessione virtuale sotto forma di celle. La lunghezza
delle pacchetto, denominato cella, è fissa in modo da semplificare la
commutazione.
Le celle sono lunghe 53 byte, di cui 5 byte di intestazioni (header)
e 48
byte di carico utile (payload). I primi 4 byte
dell’header contengono informazioni relative alla cella trasportata, quali tipo e
priorità4, e individuano la direttrice
sorgente-destinazione del flusso
informativo che prende il nome di “circuito virtuale”. Questi quattro byte
sono protetti da un byte che è in grado correggere singoli e doppi
bit errati. Ogni cella contiene quindi un etichetta che identifica
in modo unico una connessione all’interno del canale. Nel passaggio
da un canale d’ingresso ad uno di uscita con differente destinazione
(commutatore o permutatore) l’etichetta deve essere sostituita.

Più flussi di celle ATM possono essere riuniti in un unico flusso
attraverso un multiplatore. Tale operazione è asincrona cioè non esiste
nessuna relazione tra la posizione che occupa una cella nel flusso
multiplato ed il flusso da cui proviene la cella. La separazione delle
celle nella fase di demultiplazione avviene in base all’etichetta e
non in base ad informazioni temporali. Nel 1995 Telecom avviò la
realizzazione di una rete ATM, sostenendo grossi investimenti, in più
di venti importanti città italiane. La rete “ATMmosfera” costituisce
attualmente il supporto della trasmissione a larga banda ed è oggi
impiegata per servire la rete Interbusiness, a tecnologia IP, di Telecom
Italia e per gestire il traffico dati proveniente dalle linee ADSL.

L’affermazione del protocollo IP (Internet Protocol) e dei servizi
Internet hanno fortemente condizionato lo sviluppo delle reti ATM che
di fatto non costituiscono più, come negli anni Novanta, la struttura
di riferimento per le reti future.

Attualmente il trasporto del traffico IP avviene con soluzioni, oltre
che costose, molto macchinose perché si utilizza la tecnica ATM
per la trasmissione a livello di pacchetto e la tecnica SDH5 per il
trasporto del segnale sulla rete dorsale6
(le tecniche ATM e SDH sono
state adottate in rete molto prima dell’affermazione di IP).
Il doppio
passaggio, da IP ad ATM e da ATM a SDH è oneroso in termini di banda
sia a causa dei numerosissimi cambi di etichetta che di una una ridondanza
di duplicazioni di funzionalità, come la frammentazione, l’instradamento
e controllo d’errore dei pacchetti, che sono forniti sia da ATM,
sia da SDH e anche dal protocollo IP.

Oggi sono già in fase di avanzata produzione sistemi IP sopra SDH
eliminando il passaggio ATM. Si stanno studiando tecniche IP sopra WDM
7.
In queste tecniche si cerca di eliminare la ridondanza che è presente
tra IP e SDH perché il protocollo IP, oggi intrinsecamente associato al
TCP (Transport Control Protocol), già presenta molte tecniche di
protezione. Sono in fase di studio tecniche e protocolli che permettono
di mantenere alcune caratteristiche fondamentali di qualità che sono
necessarie nelle moderne reti di comunicazione e che il protocollo IP
di per sé non è in grado di garantire. In figura ho schematizzato in
modo semplicissimo l’attuale trasporto IP over ADSL, over ATM e over SDH .

Frame relay

Agli inizi degli anni novanta negli USA i calcolatori erano poco
costosi e sufficientemente veloci, le linee erano digitali ed affidabili,
molte funzioni potevano essere fatte dall’utente. Questo suggerì l’uso di
protocolli semplici, dove i byte del pacchetto fossero impegnati quasi
totalmente per i dati utili, con il minimo necessario di bit aggiuntivi
di servizio, per soddisfare richieste di trasferimenti dati e video.

L’AT&T nel 1993 propose per utilizzo più frequente (connessione
virtuale8 punto punto, affittata)
un servizio denominato frame relay.
Da usare, ad esempio,
fra due aziende geograficamente lontane, con reti WAN (Wide Area Network),
che vogliono trasferire dati, video e audio, con velocità fino a 2 Mb/s
e non vogliono sostenere i costi di una linea dedicata.

Frame relay offre un servizio minimo: i pacchetti sono di lunghezza
variabile (massimo 4096 Byte), sono aggiunti alcuni bit solo per
determinare l’inizio e la fine del pacchetto. È l’utente che
deve scoprire
se manca un pacchetto. A differenza di X259
non fornisce informazioni
di avvenuta ricezione o normale controllo dei flusso dati. Ha un solo
bit d’intestazione che può essere utilizzato per indicare all’altro che
vi sono dei problemi. La velocità che si può ottenere va dai 64 Kb/s
a 2 Mb/s ed utilizza come protocollo di comunicazione il LAPF (Link
Access Procedure to Frame). Attualmente questo tipo di servizio
è in netto calo. Fino all’anno scorso esisteva un forum dedicato ora
si è fuso con l’emergente tecnologia MPLS (Multi Protocol Label
Switching). Si veda:

http://www.mplsforum.org
.


Nota 1: La rete di accesso è quella che permette
la connessione dell’utente
alla centrale. E’ nota anche come connessione last mile (ultimo miglio).
La connessione
fisica più diffusa per l’utenza domestica è il doppino telefonico.
Forse è poco noto che in Italia nel 1995 Telecom, con il progetto SOCRATE
(Sviluppo Ottico Coassiale Rete Accesso Telecom) portò in quasi tutte
le città principali il contenitore fibre ottiche più cavo coassiale e,
non avendo contenuti da offrire, traspose i canali TV Tele+ e le TV satellitari
con tecniche DVB-C sulla fibra.

Nel 1998, in corrispondenza sia con la fine del monopolio
sull’esercizio della telefonia fissa, sia con l’affermazione di
DVB-S e l’imminente DVB-T, il progetto subiva un forte rallentamento
per motivi economici. Aderirono circa 60.0000 utenze sui 2.500.000 di
abitazioni raggiunte. Coloro che disponevano di Tele+ per il calcio ed
il Satellitare ritennero inutile disporre di un altro contenitore. Il
paese perse una grande occasione verso la convergenza di più servizi.
(Telefono-TV-Internet). Questi motivi riportarono in auge l’ADSL, tecnica
già ben nota e disponibile in forma sperimentale sin dagli anni 80,
ma di transizione, data la limitata velocità di bit.

Nota 2: ATM Asynchronous Transfer Mode vedi

http://www.atmforum.com/

Nota 3:Tralasciando gli avvenimenti diretti,
in pratica sportivi, per “Video On
Demand” si intende un servizio che “Pago per vedere quello che voglio
quando voglio”. Attualmente la Pay TV offre un servizio che “Pago per
vedere quello che mi è proposto e quando vogliono gli altri”.

Nota 4: Esiste una qualità del servizio che può essere negoziata al momento
della connessione, definendo parametri come: la banda desiderata, la
priorità dell’informazione, il tempo di transito massimo, la percentuale
di celle perse. Ad esempio per una videoconferenza i ritardi sono dannosi,
ma la perdita di alcune celle è sopportabile,
per contro un traffico per back up remoto da un file server
ha esigenze di banda e tempo di transito
contenute, ma non tollera perdite di celle. La qualità del servizio
caratterizza il tipo di traffico in modo che la rete assegna opportune
risorse per trattarlo adeguatamente.

Nota 5: Attualmente le dorsali ad
alta capacità da 155 Mb/s a 10 Gb/s sono
tutte reti sincrone: SDH (Synchronous Digital Hierarchy) e Sonet
(Syncronous Optical Network ) per il Nord America.

Nota 6:La rete dorsale è quella che connette
le città o i grandi centri
abitati (SGU), mentre la rete di giunzione è quella che connette
le centrali in ambito cittadino (SL). Con l’aumento della densità
di traffico diverse
reti di giunzione sono in fibra ottica con multiplazione SDH. In pratica
le reti di giunzione tenderanno sempre più ad integrarsi con le
reti di dorsale. La struttura di queste reti è ad anello e SDH permette
connessioni in fibre ottiche e radio anche con apparati di diversi
fabbricanti.
Vedi:
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?numero=8435

Nota 7: Vedi:

http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=2363

Nota 8: La differenza tra una linea dedicata
ed una linea virtuale è che in
quella dedicata l’utente può spedire per tutto il giorno alla massima
velocità che offre la linea. Con una linea virtuale, piccoli blocchi di
dati possono essere spediti alla massima velocità ma la velocità media
di grosse quantità di dati sarà inferiore. Ovviamente il costo di una
linea virtuale è minore.

Nota 9: Vedi:

http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=2531