Крім комутаторів, що підтримують стандартні протоколи локальних мереж і передають кадри з порту на порт за алгоритмами моста, в локальних мережах стали застосовуватися комутатори іншого виду, а саме комутатори технології АТМ. У зв'язку з цим коротко розглянемо основні принципи роботи таких комутаторів і способи їх взаємодії з комутаторами технологій локальних мереж.

Технологія АТМ (Asynchronous Transfer Mode - режим асинхронної передачі) розроблялася спочатку для поєднання синхронного голосового трафіку і асинхронного комп'ютерного трафіку в межах однієї територіальної мережі. Потім сфера застосування технології АТМ була розширена і на локальні мережі. В даному курсі ми не будемо розглядати всі аспекти технології АТМ, а обмежимося вивченням способів комутації даних у мережах ATM, які використовуються в комутаторах АТМ, що застосовуються в локальних мережах. Такі АТМ-комутатори частіше за все не використовують всі можливості технології, в Зокрема підтримку синхронного трафіку, в основному через відсутність додатків, які могли б скористатися таким сервісом.

Мережа АТМ спочатку розроблялася для підтримки повнодуплексного високошвидкісного режиму обміну як між вузлами мережі, так і між її комутаторами (малюнок 3.1).

Рис. 3.1. Структура мережі АТМ

АТМ-станції та АТМ-комутатори обмінюються між собою кадрами фіксованого розміру в 53 байти. Ці кадри прийнято називати осередками. Поле даних осередку займає 48 байт, а заголовок - 5 байт. Адреса кінцевих вузлів локальних мережах АТМ складають 20 байт.

Для того, щоб пакети містили адресу вузла призначення, і в той же час відсоток службової інформації не був великим в порівнянні з розміром поля даних пакета, в технології ATM застосований стандартний для глобальних обчислювальних мереж прийом - Передача осередків по віртуальних каналах. Техніка комутації даних у відповідності з номерами їх віртуальних каналів давно використовувалася в мережах Х.25, а потім знайшла застосування і в нових технологіях територіальних мереж - frame relay і АТМ.

Принцип комутації пакетів на основі віртуальних каналів пояснюється малюнком 3.2. Кінцеві вузли не можуть просто почати обмінюватися даними, як це прийнято в більшості протоколів канального рівня локальних мереж. Вони повинні перед обміном встановити між собою логічне з'єднання. При встановленні з'єднання між кінцевими вузлами використовується спеціальний тип пакету - запит на встановлення з'єднання - який містить багаторозрядних адреса вузла-адресата, а також номер віртуального з'єднання, присвоєного даному з'єднанню у вузлі-відправника, наприклад, 15. Осередки АТМ мають 3-х байтного поле номера віртуального з'єднання, що дозволяє комутаторів і кінцевим вузлам підтримувати одночасно дуже велика кількість віртуальних з'єднань.

Рис. 3.2. Комутація в мережах з віртуальними з'єднаннями

Адреса призначення використовується для маршрутизації запиту на встановлення з'єднання на підставі таблиць маршрутизації, аналогічних тим, які використовуються маршрутизаторами IP або IPX. У цих таблицях для кожної адреси призначення (або для групи адрес, що мають загальну старшу частину, відповідну адресою мережі) вказується номер порту, на який потрібно передати приходить пакет. Таблиця маршрутизації за призначенням аналогічна адресної таблиці комутатора, але вона не утворюється шляхом вивчення адрес трафіку, а або вручну адміністратором, або за допомогою обміну між комутаторами АТМ спеціальних службових даних про топологію зв'язків мережі. Протокол обміну топологічної інформацією для мереж АТМ має назву PNNI - Private Network to Network Interface. Він розроблений і прийнятий як стандарт, хоча не всі АТМ-комутатори поки його підтримують.

У наведеному прикладі відповідно до таблиці маршрутизації виявилося необхідним передати пакет запиту на встановлення з'єднання з порту 1 на порт 0. Одночасно з передачею пакету маршрутизатор змінює у пакету номер віртуального з'єднання - він присвоює пакету перший не використаний номер віртуального каналу для даного порту даного комутатора. Кожен кінцевий вузол і кожен комутатор веде свій список використаних і вільних номерів віртуальних з'єднань для своїх портів.

Крім таблиці маршрутизації для кожного порту складається таблиця комутації. У таблиці комутації вхідного порту маршрутизатор відзначає, що в Надалі пакети, які прибули на цей порт з номером 15, повинні передаватися на порт 0, причому номер віртуального каналу повинен бути змінений на 10. Одночасно робиться і відповідний запис у таблиці комутації порту 0 - пакети, що прийшли з віртуального каналу 10 у зворотному напрямку потрібно передавати на порт з номером 1, змінюючи номер віртуального каналу на 15.

У результаті дії такої схеми пакети даних вже не несуть довгі адреси кінцевих вузлів, а мають у службовому полі тільки номер віртуального каналу, на підставі якого і здійснюється маршрутизація всіх пакетів, крім пакета запиту на встановлення з'єднання. У мережі прокладається віртуальний канал, який не змінюється протягом всього часу існування з'єднання. Пакети у віртуальному каналі циркулюють у двох напрямках, тобто в повнодуплексному режимі, причому, кінцеві вузли не помічають змін номерів віртуальних каналів при проходженні пакетів через мережу.

Після утворення таблиці комутації, комірки АТМ обробляються комутаторами АТМ приблизно так само, як і комутаторами технологій локальних мереж. Виняток становить тільки режим фільтрації - він відсутній, тому що в АТМ немає поділюваних середовищ і передану комутатора клітинку завжди потрібно передати на якийсь порт.

Віртуальні канали бувають комутованими (Switched Virtual Channel) та постійні (Permanent Virtual Channel). Комутовані віртуальні канали встановлюються вузлами динамічно, в процесі роботи, а постійні віртуальні канали утворюються адміністратором на тривалий термін. Для постійних віртуальних каналів не потрібно виконувати процедуру встановлення з'єднання, так як комутатори вже налаштовані на їх обробку - відповідні таблиці комутації вже сформовані адміністратором.

Комутатори АТМ, що працюють з комп'ютерним трафіком, надають кінцевим вузлам два види сервісу. Сервіс з невизначеною пропускною здатністю (Unspecified Bit Rate) подібний до сервісу комутаторів локальних мереж - він не гарантує кінцевому вузлу якоїсь певної частки пропускної здатності мережі і не гарантує, що всі осередки кінцевого вузла будуть доставлені за призначенням. Це найпростіший вид сервісу і він не використовує будь-які процедури управління потоком, а при переповнення буферів комутатора приходять осередку відкидаються точно так само, як це роблять комутатори локальних мереж.

Сервіс ABR (Available Bit Rate) на відміну від сервісу UBR використовує техніку керування потоком для запобігання перевантажень мережі та дає деякі гарантії доставки осередків вузлу призначення.

Для цього при встановленні з'єднання ABR між кінцевим вузлом і комутаторами мережі укладається угода про двох швидкостях передачі даних -- пікової швидкості і мінімальної швидкості. Укладення угоди про параметри трафіку - прийом, у локальних мережах зазвичай не застосовується. Користувач з'єднання ABR погоджується не передавати дані зі швидкістю, вище пікової, тобто PCR, а мережа погоджується завжди забезпечувати мінімальну швидкість передачі осередків - MCR.

Якщо додаток при встановленні ABR-з'єднання не визначає максимальну і мінімальну швидкості, то за замовчуванням вважається, що максимальна швидкість співпадає зі швидкістю лінії доступу станції до мережі, а мінімальна швидкість вважається рівною нулю.

Користувач з'єднання ABR отримує гарантовану якість сервісу щодо втрати осередків та пропускної здатності, а мережа при використанні трафіку ABR не наповнюється.

Для перетворення кадрів, які циркулюють в локальних мережах, у 53-байтним осередку, в технології АТМ визначені функції сегментації та складання (Segmentation And Reassembling). Коли кадр надходить в комутатор АТМ, то він за допомогою функції сегментації розділити його на послідовність клітинок. Після передачі осередків по мережі комутаторів АТМ вони знову збираються в останньому комутаторі за допомогою функції реассемблірованія у вихідний кадр.

Технологія АТМ працює з кількома швидкостями доступу кінцевих вузлів до мережі. Найчастіше використовується швидкість 155 Мб/c, більш рідкої є швидкість доступу до 622 Мб/с. Існує й низькошвидкісний доступ по лінії в 25 Мб/с. Ієрархія швидкостей доступу - це також одна з особливостей технології АТМ, що робить її дуже зручною для застосування в складних мережах. При насиченні будь-якої частини мережі дуже інтенсивним трафіком кінцевих вузлів не потрібно переходити на принципово нову технологію, досить просто встановити новий, більш швидкісний інтерфейсний модуль комутатора.

Очевидно, що різні принципи комутації кадрів в комутаторах локальних мереж і в комутаторах АТМ вимагають використання якихось пристроїв, узгоджуючих роботу цих комутаторів. Однією функції перетворення кадрів і осередків за допомогою функцій SAR явно недостатньо, так як потрібно на підставі МАС-адрес кінцевих вузлів мережі встановлювати віртуальні шляху осередків через АТМ-комутатори.

Існують приватні вирішення окремих виробників, що дозволяють у рамках одного комутатора поєднувати обидві технології. Звичайно, для підключення кінцевих користувачів використовуються порти традиційних технологій локальних мереж, наприклад, Ethernet, а комутатори використовують для обміну між собою технологію АТМ, більш масштабовану.