<![CDATA[
مقدمة
نمط النقل غير المتزامن (ATM) هو معيار اتصالات سلكية ولاسلكية دولي، تم تعريفه من قبل المعهد الوطني الأمريكي للمعايير (ANSI) والاتحاد الدولي للاتصالات (ITU-T). يُعد ATM تقنية لترحيل البيانات تعتمد على الخلايا، وهي عبارة عن حزم بيانات صغيرة ذات حجم ثابت، مما يسمح بنقل الصوت والفيديو والبيانات بكفاءة عالية عبر شبكة واحدة. تم تصميم ATM في الأصل ليكون العمود الفقري لشبكات النطاق العريض الرقمية المتكاملة للخدمات (B-ISDN)، ولكنه وجد أيضًا تطبيقات في شبكات LAN و WAN قبل ظهور تقنيات أسرع مثل Ethernet Gigabit.
المبادئ الأساسية لـ ATM
يعتمد ATM على عدة مبادئ أساسية تميزه عن تقنيات ترحيل البيانات الأخرى:
- ترحيل الخلايا: يتم تقسيم البيانات إلى خلايا صغيرة ذات حجم ثابت (53 بايت)، مما يسهل عملية المعالجة والتحويل ويقلل من التأخير.
- الدوائر الافتراضية: يتم إنشاء مسار مخصص (دائرة افتراضية) بين المصدر والوجهة قبل نقل البيانات، مما يضمن جودة الخدمة (QoS) المطلوبة.
- التبديل السريع: يتم تبديل الخلايا بسرعة في عقد الشبكة، مما يسمح بنقل البيانات بكفاءة عالية.
- جودة الخدمة (QoS): يوفر ATM آليات لضمان جودة الخدمة المطلوبة للتطبيقات المختلفة، مثل الصوت والفيديو والبيانات.
بنية ATM
تتكون بنية ATM من عدة طبقات تعمل معًا لتوفير خدمات النقل المطلوبة:
- طبقة التقارب ATM (ATM Adaptation Layer – AAL): تقوم هذه الطبقة بتقسيم البيانات القادمة من التطبيقات إلى خلايا ATM، وتجميع الخلايا الواردة مرة أخرى إلى بيانات. توجد عدة أنواع من AAL، مثل AAL1، AAL2، AAL3/4، و AAL5، كل منها مصمم لتلبية احتياجات تطبيقات معينة.
- طبقة ATM: تقوم هذه الطبقة بإدارة عملية تبديل الخلايا وتوجيهها عبر الشبكة. تتضمن وظائفها الرئيسية معالجة عناوين الخلايا، وتحديد مسار الدائرة الافتراضية، وتنفيذ آليات التحكم في الازدحام.
- الطبقة الفيزيائية: تحدد هذه الطبقة الخصائص الفيزيائية للوسط الناقل، مثل نوع الكابلات المستخدمة، ومعدل نقل البيانات، وطريقة التشفير.
بروتوكولات طبقة التقارب ATM (AAL)
كما ذكرنا، توجد عدة أنواع من بروتوكولات AAL، كل منها مصمم لتلبية احتياجات تطبيقات محددة:
- AAL1: يستخدم لنقل البيانات الحساسة للتأخير، مثل الصوت والفيديو ذي الجودة الثابتة (CBR). يقوم بتوفير آليات لضمان معدل نقل بيانات ثابت وتقليل التأخير المتغير.
- AAL2: يستخدم لنقل البيانات الحساسة للتأخير ولكن بمعدل نقل متغير (VBR)، مثل الفيديو المضغوط. يوفر آليات للتعامل مع الاختلافات في معدل نقل البيانات.
- AAL3/4: يستخدم لنقل البيانات غير الحساسة للتأخير، مثل البيانات الموجهة نحو الاتصال (connection-oriented data). يوفر آليات لضمان سلامة البيانات وتسليمها بشكل صحيح.
- AAL5: يستخدم لنقل البيانات غير الحساسة للتأخير، مثل البيانات الموجهة نحو عدم الاتصال (connectionless data). يعتبر AAL5 أبسط وأكثر كفاءة من AAL3/4، ويستخدم على نطاق واسع في تطبيقات البيانات.
مزايا ATM
يوفر ATM العديد من المزايا مقارنة بتقنيات ترحيل البيانات الأخرى:
- جودة الخدمة (QoS): يوفر ATM آليات لضمان جودة الخدمة المطلوبة للتطبيقات المختلفة، مما يجعله مناسبًا لنقل الصوت والفيديو والبيانات.
- التبديل السريع: يسمح تبديل الخلايا بسرعة في عقد الشبكة بنقل البيانات بكفاءة عالية.
- قابلية التوسع: يمكن لـ ATM التكيف مع النمو المستقبلي في حركة المرور، مما يجعله مناسبًا للشبكات الكبيرة.
- المرونة: يمكن استخدام ATM لنقل مجموعة متنوعة من أنواع البيانات، مما يجعله حلاً مرنًا لشبكات الاتصالات.
عيوب ATM
على الرغم من مزاياه، يعاني ATM من بعض العيوب:
- التعقيد: تعتبر بنية ATM معقدة نسبيًا، مما يجعلها أكثر صعوبة في التنفيذ والإدارة من بعض التقنيات الأخرى.
- التكلفة: يمكن أن تكون تكلفة معدات ATM أعلى من تكلفة معدات بعض التقنيات الأخرى.
- الحجم الثابت للخلايا: قد يكون الحجم الثابت للخلايا (53 بايت) غير فعال بالنسبة لبعض أنواع البيانات، مما يؤدي إلى زيادة النفقات العامة.
- المنافسة من التقنيات الأخرى: مع ظهور تقنيات أسرع وأكثر كفاءة مثل Ethernet Gigabit و IP، انخفض استخدام ATM بشكل كبير.
تطبيقات ATM
على الرغم من انخفاض شعبيته، لا يزال ATM يستخدم في بعض التطبيقات:
- شبكات الهاتف: تستخدم بعض شركات الاتصالات ATM لنقل حركة مرور الصوت والفيديو عبر شبكاتها.
- شبكات الشركات: تستخدم بعض الشركات ATM لربط شبكات LAN و WAN الخاصة بها.
- شبكات البحث العلمي: تستخدم بعض المؤسسات البحثية ATM لنقل كميات كبيرة من البيانات بين مراكز الأبحاث.
بدائل ATM
توجد العديد من التقنيات التي تعتبر بدائل لـ ATM، بما في ذلك:
- Ethernet Gigabit: توفر Ethernet Gigabit معدل نقل بيانات أعلى من ATM، وهي أسهل وأقل تكلفة في التنفيذ والإدارة.
- IP (Internet Protocol): يعتبر IP بروتوكولًا عالميًا يستخدم لنقل البيانات عبر الإنترنت، ويمكن استخدامه أيضًا لنقل الصوت والفيديو.
- Frame Relay: هي تقنية أخرى لترحيل البيانات تستخدم على نطاق واسع في شبكات WAN.
مستقبل ATM
نظرًا لظهور تقنيات أسرع وأكثر كفاءة، من المتوقع أن يستمر استخدام ATM في الانخفاض في المستقبل. ومع ذلك، قد يظل ATM حلاً مناسبًا لبعض التطبيقات المتخصصة التي تتطلب جودة خدمة عالية وموثوقية. ومع ذلك، يتم استبدال ATM تدريجياً بتقنيات أحدث مثل Ethernet و IP، اللتين توفران أداءً أفضل ومرونة أكبر وتكلفة أقل.
ATM مقابل Ethernet
كان ATM و Ethernet من التقنيات المتنافسة لنقل البيانات عالية السرعة. بينما تم تصميم ATM لتوفير جودة خدمة مضمونة من خلال الدوائر الافتراضية، كان Ethernet في الأصل تقنية ذات نطاق ترددي مشترك. ومع ذلك، مع تطور Ethernet ليشمل ميزات مثل VLANs (شبكات LAN افتراضية) و QoS، فقد أصبح بديلاً قابلاً للتطبيق للعديد من تطبيقات ATM. اليوم، يهيمن Ethernet على شبكات LAN و WAN، في حين أن استخدام ATM قد انخفض بشكل كبير.
ATM والجيل الخامس (5G)
على الرغم من أن تقنية ATM ليست جزءًا مباشرًا من معايير 5G، إلا أن المفاهيم المتعلقة بجودة الخدمة (QoS) وإدارة النطاق الترددي التي كانت مهمة في ATM لا تزال ذات صلة في شبكات 5G. تستخدم 5G تقنيات أكثر تقدمًا لتحقيق جودة خدمة مماثلة، ولكن المبادئ الأساسية لإعطاء الأولوية لحركة المرور المختلفة لا تزال قائمة.
خاتمة
في الختام، نمط النقل غير المتزامن (ATM) هو معيار اتصالات يعتمد على الخلايا، تم تصميمه في الأصل ليكون العمود الفقري لشبكات النطاق العريض الرقمية المتكاملة للخدمات (B-ISDN). يوفر ATM العديد من المزايا، مثل جودة الخدمة العالية والتبديل السريع، ولكنه يعاني أيضًا من بعض العيوب، مثل التعقيد والتكلفة. مع ظهور تقنيات أسرع وأكثر كفاءة، انخفض استخدام ATM بشكل كبير، ولكن قد يظل حلاً مناسبًا لبعض التطبيقات المتخصصة. على الرغم من تراجع استخدام ATM، إلا أن المفاهيم الأساسية المتعلقة بجودة الخدمة وإدارة النطاق الترددي التي قدمها لا تزال مؤثرة في تصميم شبكات الاتصالات الحديثة.