Modo de transferencia asíncrono

El Modo de Transferencia Asíncrona ( ATM ) es un estándar de telecomunicaciones definido por el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares y el Sector de Normalización de las Telecomunicaciones de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT-T, anteriormente CCITT) para la transmisión digital de múltiples tipos de tráfico. ATM se desarrolló para satisfacer las necesidades de la Red Digital de Servicios Integrados de Banda Ancha, tal como se definió a finales de la década de 1980, ^{[ 1 ]} y se diseñó para integrar redes de telecomunicaciones. Puede manejar tanto el tráfico de datos tradicional de alto rendimiento como el contenido en tiempo real y de baja latencia , como la telefonía (voz) y el vídeo. ^{[ 2 ] [ 3 ]} ATM es una tecnología de conmutación de celdas , ^{[ 4 ] [ 5 ]} que proporciona una funcionalidad que combina características de redes de conmutación de circuitos y de conmutación de paquetes mediante el uso de multiplexación por división de tiempo asíncrona . ^{[ 6 ] [ 7 ]} ATM fue visto en la década de 1990 como un competidor de Ethernet y las redes que transportaban tráfico IP, ya que era más rápido y, a diferencia de Ethernet, diseñado teniendo en cuenta la calidad del servicio, pero cayó en desuso una vez que Ethernet alcanzó velocidades de 1 gigabit por segundo. ^{[ 8 ]}

En la capa de enlace de datos (capa 2) del modelo de referencia de interconexión de sistemas abiertos (OSI) , las unidades básicas de transferencia se denominan tramas . En ATM, estas tramas tienen una longitud fija (53 octetos ) llamadas celdas . Esto difiere de enfoques como el Protocolo de Internet (IP) (capa 3 del OSI) o Ethernet (también capa 2) que utilizan paquetes o tramas de tamaño variable. ATM utiliza un modelo orientado a la conexión en el que se debe establecer un circuito virtual entre dos puntos finales antes de que comience el intercambio de datos. ^{[ 7 ]} Estos circuitos virtuales pueden ser permanentes (conexiones dedicadas que generalmente son preconfiguradas por el proveedor de servicios) o conmutados (establecidos para cada llamada mediante señalización y desconectados cuando finaliza la llamada).

El modelo de referencia de la red ATM se corresponde aproximadamente con las tres capas más bajas del modelo OSI: capa física , capa de enlace de datos y capa de red . ^{[ 9 ]} ATM es un protocolo central utilizado en la red troncal de redes ópticas síncronas y jerarquía digital síncrona (SONET/SDH) de la red telefónica pública conmutada y en la Red Digital de Servicios Integrados (RDSI), pero ha sido ampliamente reemplazado por redes de próxima generación basadas en tecnología IP. ATM inalámbrico y móvil nunca logró establecerse de manera significativa.

Para minimizar el retardo de cola y la variación del retardo de paquetes (PDV), todas las celdas ATM tienen el mismo tamaño reducido. La reducción de la PDV es especialmente importante al transmitir tráfico de voz, ya que la conversión de voz digitalizada en una señal de audio analógica es un proceso inherentemente en tiempo real . El decodificador necesita un flujo de datos espaciado uniformemente.

En el momento del diseño de ATM, una jerarquía digital síncrona de 155 Mbit/s con una carga útil de 135 Mbit/s se consideraba un enlace de red óptica rápido, y muchos enlaces de jerarquía digital plesiócrona en la red digital eran considerablemente más lentos, oscilando entre 1,544 y 45 Mbit/s en EE. UU., y entre 2 y 34 Mbit/s en Europa.

A 155 Mbit/s , una trama Ethernet típica de 1500 bytes tardaría 77,42 μs en transmitirse. En una línea T1 de menor velocidad (1,544 Mbit/s) , el mismo paquete tardaría hasta 7,8 milisegundos. El retardo de cola provocado por varios paquetes de datos de este tipo podría superar los 7,8 ms en varias ocasiones. Esto se consideraba inaceptable para el tráfico de voz.  

El diseño de ATM buscaba una interfaz de red con baja fluctuación (jitter). Se introdujeron celdas para reducir los tiempos de espera en la cola, manteniendo al mismo tiempo la compatibilidad con el tráfico de datagramas . ATM dividió todos los paquetes de datos y flujos de voz en fragmentos de 48 bytes, añadiendo una cabecera de enrutamiento de 5 bytes a cada uno para facilitar su posterior reensamblaje. Al tener un tamaño 1/30, la fluctuación por contención de celdas se redujo en el mismo factor de 30.

La elección de 48 bytes fue política más que técnica. ^{[ 10 ] [ 11 ]} Cuando el CCITT (ahora ITU-T) estaba estandarizando ATM, las partes de Estados Unidos querían una carga útil de 64 bytes porque se consideraba un buen compromiso entre cargas útiles más grandes optimizadas para la transmisión de datos y cargas útiles más cortas optimizadas para aplicaciones en tiempo real como la voz. Las partes de Europa querían cargas útiles de 32 bytes porque el tamaño pequeño (4  ms de datos de voz) evitaría la necesidad de cancelación de eco en las llamadas de voz nacionales. Estados Unidos, debido a su mayor tamaño, ya tenía canceladores de eco ampliamente desplegados. La mayoría de las partes europeas finalmente aceptaron los argumentos de los estadounidenses, pero Francia y algunos otros se mantuvieron firmes en una longitud de celda más corta.

Se eligieron 48 bytes como solución de compromiso, a pesar de tener todas las desventajas de ambas propuestas y el inconveniente adicional de no ser una potencia de dos en tamaño. ^{[ 12 ]} Se eligieron encabezados de 5 bytes porque se pensó que el 10 % de la carga útil era el precio máximo a pagar por la información de enrutamiento. ^{[ 1 ]}

Una red ATM debe establecer una conexión antes de que dos partes puedan enviarse celdas entre sí. Esto se denomina circuito virtual (VC). Puede ser un circuito virtual permanente (PVC), que se crea administrativamente en los extremos, o un circuito virtual conmutado (SVC), que se crea según las necesidades de las partes que se comunican. La creación de un SVC se gestiona mediante señalización , en la que la parte solicitante indica la dirección de la parte receptora, el tipo de servicio solicitado y los parámetros de tráfico aplicables al servicio seleccionado. Posteriormente, la red realiza la admisión de la llamada para confirmar que los recursos solicitados están disponibles y que existe una ruta para la conexión.

Otro concepto clave de los cajeros automáticos (ATM) es el contrato de tráfico . Al establecer un circuito ATM, cada conmutador del circuito recibe información sobre la clase de tráfico de la conexión. Los contratos de tráfico ATM forman parte del mecanismo que garantiza la calidad del servicio (QoS). Existen cuatro tipos básicos (y varias variantes), cada uno con un conjunto de parámetros que describen la conexión.

1. CBR – Tasa de bits constante: se especifica una tasa de celda pico (PCR), que es constante.
2. VBR – Tasa de bits variable: se especifica una tasa de celda promedio o sostenible (SCR), que puede alcanzar un pico en un cierto nivel, una PCR, durante un intervalo máximo antes de ser problemática.
3. ABR – Tasa de bits disponible: se especifica una tasa mínima garantizada.
4. UBR – Tasa de bits no especificada: el tráfico se asigna a toda la capacidad de transmisión restante.

VBR cuenta con variantes en tiempo real y no en tiempo real, y se utiliza para tráfico intermitente . La variante no en tiempo real a veces se abrevia como vbr-nrt. La mayoría de las clases de tráfico también introducen el concepto de tolerancia a la variación del retardo de celda (CDVT), que define la agrupación de celdas en el tiempo.

El modelo de referencia de la red ATM se corresponde aproximadamente con las tres capas más bajas del modelo de referencia OSI . Especifica las siguientes capas: ^{[ 21 ]}

• A nivel de red física, ATM especifica una capa que es equivalente a la capa física del modelo OSI .
• La capa 2 de ATM se corresponde aproximadamente con la capa de enlace de datos del modelo OSI .
• La capa de red OSI se implementa como la capa de adaptación ATM (AAL).

ATM se popularizó entre las compañías telefónicas y muchos fabricantes de computadoras en la década de 1990. Sin embargo, incluso a finales de la década, la mejor relación precio-rendimiento de los productos basados ​​en el Protocolo de Internet competía con la tecnología ATM para la integración del tráfico de red en tiempo real y en ráfagas. ^{[ 22 ]} Además, entre las compañías de cable que utilizaban ATM, a menudo existían equipos de gestión independientes y en competencia para telefonía, vídeo bajo demanda y recepción de vídeo digital y de difusión, lo que afectaba negativamente a la eficiencia. ^{[ 23 ]} Empresas como FORE Systems se centraron en productos ATM, mientras que otros grandes proveedores como Cisco Systems ofrecían ATM como una opción. ^{[ 24 ]} Tras el estallido de la burbuja de las puntocom , algunos todavía predijeron que "ATM iba a dominar". ^{[ 25 ]} Sin embargo, en 2005, el ATM Forum , que había sido la organización comercial que promovía la tecnología, se fusionó con grupos que promovían otras tecnologías y finalmente se convirtió en el Broadband Forum . ^{[ 26 ]}

El ATM inalámbrico, ^{[ 27 ]} o ATM móvil, consta de una red central ATM con una red de acceso inalámbrico. Las celdas ATM se transmiten desde las estaciones base a los terminales móviles. Las funciones de movilidad se realizan en un conmutador ATM en la red central, conocido como conmutador de cruce , ^{[ 28 ]} que es similar al centro de conmutación móvil de las redes GSM.

La ventaja de ATM inalámbrico es su alto ancho de banda y transferencias de alta velocidad realizadas en la capa 2. A principios de la década de 1990, los laboratorios de investigación de Bell Labs y NEC trabajaron activamente en este campo. ^{[ 29 ]} Andy Hopper del Laboratorio de Computación de la Universidad de Cambridge también trabajó en esta área. ^{[ 30 ]} Se formó un foro de ATM inalámbrico para estandarizar la tecnología detrás de las redes ATM inalámbricas. El foro fue apoyado por varias compañías de telecomunicaciones, incluidas NEC, Fujitsu y AT&T . El ATM móvil tenía como objetivo proporcionar tecnología de comunicaciones multimedia de alta velocidad, capaz de ofrecer comunicaciones móviles de banda ancha más allá de las de GSM y WLAN.

• VoATM
• Cajero automático 25

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