Réseaux ATM - Fondamentaux et fonctionnement

Objectifs d'apprentissage

• Comprendre les principes fondamentaux des réseaux ATM, y compris leur architecture et leurs composants clés.
• Maîtriser le fonctionnement des différentes couches ATM (Physique, ATM, AAL) et leur rôle dans la transmission des données.
• Apprendre les mécanismes de signalisation et de routage dans un réseau ATM, y compris l'établissement de circuits virtuels.
• Explorer les applications des réseaux ATM dans les réseaux locaux (LAN) et leur interconnexion.
• Acquérir des compétences pratiques pour configurer et dépanner des réseaux ATM.

Public cible

Ce cours s'adresse aux professionnels des réseaux informatiques, aux ingénieurs en télécommunications, aux étudiants en informatique avancée et à toute personne souhaitant approfondir ses connaissances sur les technologies de transmission haute performance. Une compréhension de base des réseaux informatiques et des protocoles de communication est recommandée.

Introduction

Les réseaux ATM (Asynchronous Transfer Mode) représentent une technologie de commutation de cellules utilisée pour transmettre des données, de la voix et de la vidéo à haut débit. Cette section couvre les concepts de base, y compris la structure des cellules ATM, les types de liaisons et l'architecture en couches.

Présentation générale

L'ATM est une norme de télécommunication qui permet une transmission efficace grâce à sa structure en cellules de taille fixe (53 octets). Contrairement aux paquets de taille variable, les cellules ATM garantissent une latence réduite et une qualité de service (QoS) optimale.

Les cellules ATM

Une cellule ATM se compose d'un en-tête (5 octets) et d'une charge utile (48 octets). L'en-tête contient des informations de contrôle, telles que l'identifiant de circuit virtuel (VCI) et l'identifiant de chemin virtuel (VPI), essentiels pour le routage.

Les liaisons

Les liaisons ATM peuvent être permanentes (PVC) ou commutées (SVC). Les PVC sont configurées manuellement, tandis que les SVC sont établies dynamiquement via des protocoles de signalisation.

Les couches ATM

L'ATM repose sur trois couches principales : la couche Physique (transmission des bits), la couche ATM (commutation et multiplexage) et la couche AAL (Adaptation ATM, qui adapte les données utilisateur au format cellules).

La technologie de l'ATM

Cette partie détaille le modèle ATM, ses composants matériels et logiciels, ainsi que les méthodes d'adressage utilisées dans ces réseaux.

Le modèle de l'ATM

Le modèle ATM suit une approche hiérarchique, avec des commutateurs ATM interconnectés pour former un réseau maillé. Ces commutateurs gèrent le trafic en fonction des priorités de QoS.

Les composants constituants ATM

Les principaux composants incluent les commutateurs ATM, les cartes réseau ATM et les contrôleurs de gestion de trafic. Ces éléments assurent une transmission fiable et efficace.

L'adressage dans les réseaux ATM

L'adressage ATM utilise des identifiants numériques (VPI/VCI) pour diriger les cellules vers leur destination. Ces identifiants sont attribués dynamiquement lors de l'établissement des connexions.

Fonctionnement des couches

Chaque couche ATM joue un rôle spécifique dans le processus de transmission. Cette section explique leurs interactions et leurs responsabilités.

La couche Physique

Elle gère la transmission des bits sur le support physique (fibre optique, câble coaxial). Les normes courantes incluent SONET/SDH et DS3/E3.

La couche ATM

Cette couche assure la commutation des cellules en fonction des VPI/VCI. Elle gère également la priorisation du trafic (CBR, VBR, ABR, UBR).

La couche AAL

La couche AAL adapte les données utilisateur (voix, vidéo, IP) au format cellules ATM. Les sous-couches AAL1 à AAL5 répondent à différents besoins de trafic.

La signalisation et routage

Les protocoles de signalisation (comme PNNI) permettent l'établissement dynamique des connexions. Cette section aborde aussi les méthodes de routage dans les réseaux ATM.

Établissement d'un circuit virtuel

Un circuit virtuel est créé via des messages de signalisation (SETUP, CONNECT). Les commutateurs négocient les paramètres QoS avant d'établir la connexion.

Le routage PNNI

PNNI (Private Network-Network Interface) est un protocole hiérarchique qui permet aux commutateurs ATM de partager des informations de topologie et de calculer les meilleurs chemins.

Les réseaux locaux ATM

L'ATM est également utilisé dans les LAN pour offrir des débits élevés. Cette section explore des techniques comme le Classical IP et l'émulation LAN.

Classical IP ou IP over ATM

Cette méthode permet d'encapsuler le trafic IP dans des cellules ATM, en utilisant des serveurs ARP pour résoudre les adresses.

Lan Emulation

LANE (LAN Emulation) simule un réseau Ethernet ou Token Ring sur ATM, permettant une intégration transparente avec les équipements existants.

Interconnexion de réseaux LAN (MPOA)

MPOA (Multi-Protocol Over ATM) facilite l'interconnexion de plusieurs LAN via ATM, en combinant les avantages du routage et de la commutation.