ATM (Asynchronous Transfer Mode)

A. DEFINISI ATM


ATM (Asynchronous Transfer Mode) adalah adalah protokol jaringan yang berbasis sel, yaitu paket-paket kecil yang berukuran tetap (48 byte data + 5 byte header).

Secara teknis, ATM dapat dianggap suatu evolusi dari packet switching. Seperti transfer data pada packet switching ATM mengintegrasikan fungsi multiplexing dan switching. ATM memungkinkan komunikasi antara perangkat yang beroperasi pada kecepatan yang berbeda. Tidak seperti packet switching, ATM dirancang untuk kinerja tinggi pada jaringan multimedia.


ATM merupakan teknologi yang muncul dari standar yang berhubungan dengan transmisi data, suara, dan video secara bersamaan melalui jaringan dengan kecepatan yang jauh lebih cepat bila dibandingkan dengan yang tanpa standar. ATM dapat menghubungkan komunikasi elektronik dari panggilan telepon, ke bioskop, ke email dan file yang ada diseluruh web server. ATM juga dikenal untuk mengangkut komunikasi dalam megabit per detik, yang menghasilkan layanan lebih cepat dibandingkan Ethernet pada jaringan area lokal. Kecepatan ini memungkinkan keakuratan dan kesempurnaan sinkronisasi pada data yang membentuk presentasi multimedia yang lebih umum digunakan di kantor-kantor dan sekolah.




B. PRINSIP KERJA ATM


Asynchronous Transfer Mode (ATM) merupakan interface transfer paket yang efisien. ATM menggunakan paket-paket data yang berukuran tertentu yang disebut ‘cell”. Penggunaan cell ini menghasilkan skema yang efisien untuk pentransmisian pada jaringan berkecepatan tinggi ATM memiliki cara yang sama dengan packet -switching. ATM melibatkan pentransferan data dalam bentuk potonganpotongan yang memiliki ciri-ciri tersendiri. ATM memungkinkan koneksi logik multiple dimultipleks melalui sebuah interface fisik tunggal.



C. KARAKTERISTIK ATM


1. Pada basis link to link tidak menggunakan proteksi error dan flow control.

Pada ATM proteksi error dapat diabaikan karena didasarkan saat ini link-link dalam network memiliki kualitas yang sangat tinggi, sehingga error control cukup dilakukan end to end saja. Flow control juga tidak dilakukan dalam ATM network karena dengan pengaturan alokasi resource dan dimensioning queue yang tepat maka kejadian queue overflow yang menyebabkan hilangnya paket dapat ditekan. Sehingga probabilitas packet loss antara 10-8 sampai dengan 10-12 dapat dicapai.


2. ATM beroperasi pada connection oriented mode

Sebelum informasi ditransfer dari terminal ke network, sebuah fase setup logical / virtual connection harus dilakukan untuk menyediakan resource diperlukan. Jika resource tersedia tidak mencukupi maka connection dari terminal akan dibatalkan. Jika fase transfer informasi telah selesai, maka resource yang telah digunakan akan dibebaskan kembali. Dengan menggunakan connection-oriented ini akan memungkinkan network untuk menjamin packet loss yang seminim mungkin.


3. Pengurangan fungsi header

Untuk menjamin pemrosesan yang cepat dalam network, maka ATM header hanya memiliki fungsi yang sangat terbatas. Fungsi utama dari header adalah untuk identifikasi virtual connection (virtual connection identifier =VCI) yang dipilih pada saat dilakukan call setup dan menjamin routing yang tepat untuk setiap paket didalam network serta memungkinkan multiplexing dari virtual connection – virtual connection berbeda melalui satu link tunggal.


Selain fungsi VCI, sejumlah fungsi lain yang sangat terbatas juga dilakukan oleh header, terutama terkait dengan fungsi pemeliharaan. Karena fungsi header diabatasi, maka implementasi header processing dalam ATM node sangat mudah / sederhana dan dapat dilakukan pada kecepatan yang sangat tinggi (150 Mbps sampai 2.5 Gbps) dan hal ini akan menyebabkan processing delay dan queuing delay yang rendah.


4. Panjang filed informasi dalam satu cell relatif kecil

Hal ini dilakukan untuk mengurangi ukuran buffer internal dalam switching node, dan untuk membatasi queuing delay yang terjadi pada buffer tersebut. Buffer yang kecil akan menjamin delay dan delay jitter rendah, hal ini diperlukan untuk keperluan service-service real time.




D. TERMINOLOGI SEL (CELL)


Pengertian sel menurut rekomendasi ITU-T I.113 adalah suatu blok dengan panjang yang tetap (fixed length) dan diidentifikasi dengan suatu label pada ATM layer.


Berikut adalah definisi untuk jenis cell yang berbeda sesuai dengan rekomendasi ITU-T I.321


1. Idle Cell (physical layer), merupakan yang disisipkan / dipisahkan oleh physical layer untuk mengadaptasi cell flow rate pada daerah batas (boundary) diantara ATM layer dan physical layer ke kapasitas payload yang ada dari sistem transmisi yang digunakan


2. Valid Cell (physical layer), suatu cell yang mana bagian headernya tidak memiliki error atau belum dimodifikasi oleh proses verifikasi Header Error Control (HEC)


3. Assigned Cell (ATM layer), cell yang menyediakan suatu service ke satu aplikasi dengan menggunakan ATM layer service.


4. Unassigned Cell (ATM layer), merupakan ATM layer cell yang bukan assign cell.

Hanya assigned cell dan unassigned cell saja yang diteruskan dari physical layer ke ATM layer, sedangkan cell yang lainnya tidak membawa informasi yang terkait dengan ATM layer atau layer yang lebih tinggi lagi dan cell ini hanya akan diprosesoleh physical layer saja.



E. ATM LAYER


ATM layer merupakan layer diatas physical layer yang memiliki karakteristik yang independent terhadap media fisik yang digunakan. ATM layer melakukan fungsi-fungsi utama sebagai berikut:


1. Cell multiplexing/demultiplexing, pada arah kirim cell-cell dari VP (Virtual Path) dan VC (Virtual Channel) individual akan dimultiplexing menghasilkan suatu cell stream. Pada sisi terima fungsi cell demultiplexing akan memisahkan cell stream yang diterima menjadi cell flow individual ke VP dan VC terkait.


2. Translasi VPI dan VCI. Translasi VPI (VP Identifier) dan VCI dilakukan di ATM switching node. Didalam VP node nilai dari VPI field dari setiap incoming cell akan ditranslasikan ke nilai VPI yang baru untuk outgoing cell. Pada VC switch baik nilai VPI maupun VCI akan ditranslasikan ke nilai VPI dan VCI yang baru.


3. Pembangkitan / pemisahan cell header, fungsi ini diterapkan pada titik-titik terminasi dari ATM layer. Pada arah kirim, pada field informasi yang telah diterima ditambahkan ATM cell header (kecuali field HEC) dan nilai VPI serta VCI dari cell header dapat diperoleh dengan melakukan translasi dari SAP (Service Access Point) identifier. Pada arah terima, fungsi pemisahan cell header akan memisahkan cell header, dan hanya filed informasi saja yang diteruskan.


4. Generic Flow Control (GFC). Fungsi GFC hanya digunakan pada ATM UNI (User Network Interface) saja. GFC digunakan untuk mendukung kontrol dari ATM traffic flow dalam satu customer network dan dapat digunakan untuk mengurangi kondisi-kondisi overload pada UNI. Informasi GFC ditumpangkan dalam assigned cell dan unassigned cell.



F. TEKNOLOGI ATM


Pada jaringan ATM, semua informasi diformat ke dalam sel berukuran tetap yang terdiri dari 48 byte (8 bits per byte) berupa muatan/payload dan 5 byte berupa header. Ukuran sel tetap menjamin bahwa kualitas data baik suara atau video tidak terpengaruh oleh data panjang frame atau paket. Header ini disusun untuk efisiensi switching dalam kecepatan tinggi.




G. ATM DEVICES DAN THE NETWORK ENVIRONMENT


ATM adalah teknologi sel switching dan multiplexing yang menggabungkan kelebihan dari circuit switching yang memiliki kapasitas dan delay transmisi konstan dengan packet switching yang memiliki fleksibilitas dan efisiensi untuk lalu lintas yang berselang-seling.


a. ATM Devices

Jaringan ATM terdiri dari ATM switch dan ATM endpoint. ATM Switch bertanggung jawab untuk transit sel melalui jaringan ATM, atau dapat didevinisikan bertugas menerima sel yang masuk dari ATM endpoint atau switch ATM lain, kemudian membaca dan memperbarui informasi di dalam header sel dan dengan cepat mengarahkan sel ke sebuah interface output ke arah tujuan. ATM endpoint berisi ATM network interface adapter. Contoh dari ATM endpoint adalah workstation, router, Digital Service Unit (DSU), LAN switch, dan Video CODEC. Gambar berikut mengilustrasikan jaringan ATM yang terdiri dari ATM switch dan ATM endpoint.


b. ATM Network Interfaces

Jaringan ATM terdiri dari set ATM switch yang dihubungkan dengan interface Point-to-Point ATM link. ATM Switch mendukung dua jenis interface yakni UNI (User to Network Interface) dan NNI (Network to Network Interface). UNI menghubungkan end system (seperti host dan router) ke ATM switch sedangkan NNI menghubungkan dua ATM switch.


Tergantung pada apakah sebuah switch terletak di tempat pelanggan atau ditempat umum dan dioperasikan oleh perusahaan telepon, UNI dan NNI dapat dibagi lagi menjadi public dan private. UNI private menghubungkan ATM endpoint dan ATM switch private. NNI private menghubungkan dua switch ATM private di dalam organisasi yang sama sedangkan NNI public menghubungkan dua ATM switch dalam organisasi publik yang sama.


Disamping itu terdapat spesifikasi tambahan yakni Broadband InterCarrier Interface (B-ICI), dimana B-ICI dapat menghubungkan dua switch public dari penyedia layanan yang berbeda. Gambar berikut mengilustrasikan spesifikasi inteface ATM untuk jaringan public dan private.




H. FORMAT HEADER SEL ATM


Terdapat dua format header sel ATM yaitu UNI atau NNI. UNI header digunakan untuk komunikasi antara endpoint dengan ATM switch dalam jaringan Private ATM. NNI header yang digunakan untuk komunikasi antar ATM switch




I. ATM Cell Header Fields


Berikut adalah deskripsi dari beberapa field yang terdapat pada header sel ATM baik NNI maupun UNI


1. Generic Flow Control (GFC)
Menyediakan fungsi lokal, seperti mengidentifikasi multiple stations yang menggunakan satu interface ATM. Field ini biasanya tidak digunakan dan diatur ke nilai default-nya 0 (biner 0000).


2. Virtual Path Identifier (VPI)
Berhubungan dengan VCI dan berfungsi mengidentifikasi path tujuan berikutnya dari sebuah sel saat melewati serangkaian switch ATM menuju host tujuan.


3. Virtual Channel Identifier (VCI)

Berhubungan dengan VCI dan berfungsi mengidentifikasi path tujuan berikutnya dari sebuah sel saat melewati serangkaian switch ATM menuju host tujuan.


4. Payload Type (PT)
Bit pertama menunjukkan apakah dalam sebuah sel berisi data pengguna atau kontrol data. Jika sel berisi data pengguna, bit diatur ke 0. Jika kontrol berisi data, di set ke 1. Bit kedua menunjukkan kongesti (0 = tidak ada kemacetan, 1 = kemacetan). Bit ketiga menunjukkan apakah sel tersebut merupakan sel terakhir pada sebuah rangkaian sel.


5. Cell Loss Priority (CLP)
Menunjukkan apakah sel harus dibuang jika menemukan kemacetan yang ekstrem ketika bergerak melalui jaringan. Jika CLP bit sama dengan 1, sel harus dibuang dan sebaliknya


6. Header Error Control (HEC)
Menghitung checksum pada 4 byte pertama dari header. HEC dapat mengoreksi kesalahan bit tunggal dalam byte, dengan demikian dapat mempertahankan sel daripada membuangnya.