ATM網路

ATM是Asynchronous Transfer Mode（ATM）異步傳輸模式的縮寫，是實現B-ISDN的業務的核心技術之一。ATM是以信元為基礎的一種分組交換和復用技術。

它是一種為了多種業務設計的通用的面向連線的傳輸模式。它適用於區域網路和廣域網，它具有高速數據傳輸率和支持許多種類型如聲音、數據、傳真、實時視頻、CD質量音頻和圖像的通信。

ATM採用面向連線的傳輸方式，將數據分割成固定長度的信元，通過虛連線進行交換。ATM集交換、復用、傳輸為一體，在復用上採用的是異步時分復用方式，通過信息的首部或標頭來區分不同信道。

基本介紹

• 中文名：ATM網路
• 外文名：Asynchronous Transfer Mode
• 技術特點：在LAN或WAN上傳送數據的寬頻技術
• 優點：吸取電路交換實時性好，靈活性強
• 缺點：技術複雜且價格昂貴
• 特徵：基於信元的分組交換技術等

簡介

技術特點

ATM是在LAN或WAN上傳送聲音、視頻圖像和數據的寬頻技術。它是一項信元中繼技術，數據分組大小固定。你可將信元想像成一種運輸設備，能夠把數據塊從一個設備經過ATM交換設備傳送到另一個設備。

所有信元具有同樣的大小，不像幀中繼及區域網路系統數據分組大小不定。使用相同大小的信元可以提供一種方法，預計和保證套用所需要的頻寬。如同轎車在繁忙交叉路口必須等待長卡車轉彎一樣，可變長度的數據分組容易在交換設備處引起通信延遲。

優缺點

其特徵：基於信元的分組交換技術；快速交換技術；面向連線的信元交換；預約頻寬。

其優點：吸取電路交換實時性好，分組交換靈活性強的優點；採取定長分組（信元）作為傳輸和交換的單位；具有優秀的服務質量；目前最高的速度為10gb/s,即將達到40gb/s.。

其缺點：信元首部開銷太大；技術複雜且價格昂貴。

ATM的組成

ATM的連線

ATM面向連線,它需要在通信雙方向建立連線,通信結束後再由信令拆除連線。但它擯棄了電路交換中採用的同步時分復用，改用異步時分復用，收發雙方的時鐘可以不同，可以更有效地利用頻寬。

ATM的傳送單元

ATM的傳送單元是固定長度53byte的CELL（信元），其中5B為信元頭，用來承載該信元的控制信息；48B為信元體，用來承載用戶要分發的信息。信頭部分包含了選擇路由用的VPI（虛通道標識符）/VCI（虛通路標示符）信息，因而它具有分組交換的特點。

它是一種高速分組交換，在協定上它將OSI第二層的糾錯、流控功能轉移到智慧型終端上完成，降低了網路時延，提高了交換速度。

ATM的交換設備

交換設備是ATM的重要組成部分，它能用作組織內的Hub，快速將數據分組從一個節點傳送到另一個節點；或者用作廣域通信設備，在遠程LAN之間快速傳送ATM信元。乙太網、光纖分散式數據接口（FDDI）、令牌環網等傳統LAN採用共享介質，任一時刻只有一個節點能夠進行傳送，而ATM提供任意節點間的連線，節點能夠同時進行傳送。

來自不同節點的信息經多路復用成為一條信元流。在該系統中，ATM交換器可以由公共服務的提供者所擁有或者是組織內部網的一部分。

網路詳細

由於ATM網路由相互連線的ATM交換機構成，存在交換機與終端、交換機與交換機之間的兩種連線。因此交換機支持兩類接口：用戶與網路的接口UNI（通用網路接口）和網路節點間的接口NNI。對應兩類接口，ATM信元有兩種不同的信元頭。

在ATM網路中引入了兩個重要概念：VP（虛通路）和VC（虛通道），它們用來描述ATM信元單向傳輸的路由。一條物理鏈路可以復用多條虛通路，每條虛通路又可以復用多條虛通道，並用相同的標識符來標識，即VPI和VCI。VPI和VCI獨立編號，VPI和VCI一起才能唯一地標識一條虛通路。

相鄰兩個交換節點間信元的VPI/VCI值不變，兩節點之間形成一個VP鏈和VC鏈。當信元經過交換節點時，VPI和VCI作相應的改變。一個單獨的VPI和VCI是沒有意義的，只有進行連結之後，形成一個VP鏈和VC鏈，才形成一個有意義的連結。在ATM交換機中，有一個虛連線表，每一部分都包含物理連線埠、VPI、VCI值，該表是在建立虛電路的過程中生成的。

ATM用作公司主幹網時，能夠簡化網路的管理，消除了許多由於不同的編址方案和路由選擇機制的網路互連所引起的複雜問題。ATM集線器能夠提供集線器上任意兩連線埠的連線，而與所連線的設備類型無關。這些設備的地址都被預變換，例如很容易從一個節點到另一個節點傳送一個報文，而不必考慮節點所連的網路類型。ATM管理軟體使用戶和他們的物理工作站移動地方非常方便。

通過ATM技術可完成企業總部與各辦事處及公司分部的區域網路互聯，從而實現公司內部數據傳送、企業郵件服務、話音服務等等，並通過上聯INTERNET實現電子商務等套用。同時由於ATM採用統計復用技術，且接入頻寬突破原有的2M，達到2M-155M，因此適合高頻寬、低延時或高數據突發等套用。ATM是作為下一代多媒體通信的主要高速網路技術出現的，從其開發的一開始，ATM就被設計成能提供聲音、視頻和數據傳輸，而計算機電話集成（CTI）技術是額外的優點，它使IT管理人員能將通常是分開的、陳舊的電話網路（電話和傳真）與計算機結合起來。

發展優勢

ATM的主要優點是高頻寬、有保證的服務質量和可擴展的、能提供所有速度與套用的拓撲結構，服務質量標準確保了一個套用所要求的頻寬在該套用的信息請求期間都可供使用，例如，ATM為實況顯示的音頻和視頻成分提供了性能，從而有足夠的頻寬進行完整的顯示。由於ATM技術提供了處理聲音、視頻和數據的通用網路來降低整個網路成本，全世界的電信公司正朝著ATM發展。

ATM技術是建立在小的、規模不變的單元上的，它使快速交換成為可能，從而使多種等時的數據能在計算機網路傳輸中統計復用。統計復用規定了“根據需要定頻寬”，電信頻道不再被時分復用協定限制在固定的數據率上，實質上，一個套用只使用它所需要的頻寬。如果一個套用因為突發數據需要附加的頻寬，那么它就能請求附加的頻寬，這一在處理高頻寬套用上的靈活性在戰術環境中具有明顯的優勢。

ATM協定能為所有的傳輸類型提供同構網路，不論是支持傳統的電話、娛樂電視，還是支持LAN、MAN和WAN上的計算機網路傳輸，套用都使用同一協定。在設計上，ATM協定能處理等時數據，如視頻、音頻及計算機之間的其他數據通信。ATM協定在頻寬上被設計成可擴展的，並能支持實時的多媒體套用。標準正好能執行1級光學載體（OC-1）(51.84Mbps)到OC-48(2.488Gbps)的傳輸率。

套用前景

把ATM網路技術用作區域網路的幹線，要考慮到存在的大量傳統的LAN(如乙太網)，要使它們的基礎設施和套用軟體的投資不受損害，必須發展ATM的LAN仿真(LANE)技術。傳統的LAN技術使用無連線的傳輸，而ATM網路則是面向連線的通信，為了使ATM網路技術適用於現有的LAN技術，ATM網路的邊界設備必須使LAN的網路層協定能夠用於面向連線的ATM的網路。由ATM論壇所制訂的LANE用戶網路接口(LUNI)協定，使ATM網路邊界設備可以控制供通信用的虛擬連線，並且模仿LAN無連線特性。這就是使ATM網路技術對LAN是透明的，或者說LAN掩蓋了ATM網路的某些特性。　LANE服務的主要目的是使現有的在LAN上的應用程式可以通過多種網路層協定，如IP、IPX、APPN和NetBIOS等，可以訪問ATM網路，傳統LAN上的終端設備，也可以利用LANE連線在ATM上的設備，如連線在ATM網路上的伺服器、交換機和路由器等。

已有多家著名的網路廠商提供構成ATM區域網路絡幹線的設備。除了ATM網路接口適配器(接口卡)外，主要有ATM網路幹線交換機和ATM/LAN交換機。以3COM公司生產的上述設備為例，ATM網路幹線交換機如CELLPlex 7000；ATM/LAN交換機如LinkSwitch 2700。CELLPlex7000是有16個連線埠的ATM網路幹線交換機。這些連線埠稱為直接的ATM連線埠，提供所使用的ATM網路接口適配器所提供的通信速率。可以用其中4個連線埠連線供共享的公司級伺服器，其餘12個連線埠可以各連線一台LinkSwitch 2700 ATM/LAN交換機，後者有一個連線埠供連線ATM網路幹線交換機用，另外它有12個乙太網連線埠，每個乙太網連線埠可以連線一個乙太網集線器，每個乙太網集線器構成一個共享的LAN段，供8到12台PC機共享10Mb/s的頻寬；或者ATM/LAN交換機上的每個乙太網連線埠直接連線一台高檔微機工作站，由它獨占10Mb/s的頻寬。

連線在共享LAN段上的PC，可以通過ATM/LAN交換機訪問配有直接ATM接口的高檔次(超級)伺服器。這種訪問不要求PC作任何改變，可以通過直接的ATM接口高速訪問連線在ATM網路中的伺服器。在整個互連網路中對這類公司級伺服器的訪問是很頻繁的，信息吞吐量大，使用ATMLAN作為區域網路幹線可提高整個企業網的性能。

LAN仿真的ATM網路幹線上橋接LAN的鏈路層，使ATM網路像無連線的LAN那樣工作。LAN仿真使LAN的套用層和網路層都見不到ATM網路。應用程式和為共享介質的LAN所設計的應用程式接口(API)對話，而由API層下面的驅動程式和ATM網路互動作用。

ATM LAN的套用是有生命力的，它不但可以作為高層辦公大樓的區域網路幹線，也適用於長度在數公里範圍的園區網。今後在千兆位乙太網可供普遍使用時，它也不會成為ATM LAN的替代物，這是因為千兆位乙太網的數據速率雖高，但是它不適用於多媒體通信。此外，用第5類UTP構成的千兆位乙太網通信距離只限於在100m以內，不能用作長距離的區域網路絡幹線。

ATM通信網路的套用，無論是在WAN和LAN幹線上的套用，其前景都是誘人的，有著廣闊的套用發展前途。在這兩方面套用發展的一種趨勢，是WAN和LAN連線的一體化，消除兩者之間在傳統上存在的屏障。今後，對於一些最為渴求頻寬的PC通信的套用。通過遠程信息傳送，使ATM直接到達桌面機的技術即可實現。達到這種套用水平，可以說真正實現了超級信息高速公路的境界。

配置要求

通過對ATM多業務承載網進行了以上研究以後，可以對ATM端局交換機下掛的F/R交換機提出如下要求：

1、物理連線埠接口功能

(1)E1接口(接頭型號為RJ48)

物理特性滿足G.703，幀結構滿足G.704基本幀結構;E1幀中繼接口支持信道化E1和非信道化E1;信道化E1支持N*64Kbps F/R連線埠，N小於等於30;非信道化E1支持F/R連線埠，支持G.704 TSO幀同步方式和非幀同步方式。

(2)乙太網接口：1×10/100base-T乙太網接口，接口類型為RJ45。

2、業務連線埠

(1)F/R業務連線埠

F/R業務處理能力參數符合X.144，X.145;支持U-NI-DTE(X.36)、UNI-DCE(X.36)和NNI(X.76)。

F/R連線埠支持LMI協定，DCE側支持LMI協定自動識別功能，DTE側需指定LMI協定，LMI協定支持Q.933 Annex.A、X.36、X.76。

F/R 連線埠擁塞告警管理：F/R連線埠只報告連線埠擁塞告警，考慮到CPU處理瓶頸，擁塞管理只對輸入佇列處理(包括F/R和ATM)，所以只檢查輸入佇列深度，根據兩級門限判斷擁塞和嚴重擁塞。擁塞時長統計分為兩級，輕度擁塞時長和嚴重擁塞時長。擁塞時長只在一次統計數據報告時間段有效，單位為秒。

F/R 連線埠統計數據包括：F/R連線埠收到和傳送的幀數、F/R連線埠收到和傳送的位元組數、F/R連線埠收到的幀數中太長和太短的數、F/R連線埠收到的幀數中DLCI無效的幀數、F/R連線埠收到的幀中被丟棄的幀數，指違反業務契約及擁塞管理丟失的幀、F/R連線埠輕度擁塞時長，F/R連線埠嚴重擁塞時長。

(2)PPP業務連線埠

可承載IP業務或橋業務;

支持安全認證處理;

支持PAP/CHAP，認證協定。二者的不同是：採用PAP認證時，用戶名和密碼在鏈路上透明傳輸，而CHAP採用雙方都能識別的加密算法對用戶名和密碼進行了加密。

(3)HDLC業務連線埠

HDLC連線埠由E1連線埠或E1連線埠中的時隙構成，是一種邏輯連線埠。通過HDLC-F/R的連線，F/R網路可以透明承載HDLC用戶業務。

3、連線特性

應該支持兩種連線類型：F/R-to-F/R和F/R-to-HDLC。

(1)F/R-to-F/R Connection

基於F/R邏輯連線埠，實現幀中繼交叉連線和統計復用功能。

(2)F/R-to-HDLC Connection

實現F/R連線透明承載E1接入業務，並且具有F/R交叉連線和統計復用的能力。該類連線一側對應E1 HDLC的幾個時隙(信道化)或整個E1 HDLC連線埠(非信道化)，另一側對應F/R邏輯連線埠的一個DLCI號。

4、應該具備的性能

(1)網同步方式的時鐘應該不少於兩種：C4等級的本振時鐘和從1～8路E1接口提取恢復時鐘。在時鐘設定時，可同時選兩路設定分別作為主時鐘和副時鐘。時鐘選擇的順序是：首選從1～8路E1中提取恢復時鐘，然後再選擇本振時鐘源。

(2)網管應有三種設備管理方式，提供包括設備、連線埠和業務級配置，警、性能、計費和安全管理操作，連線埠物理環控制和測試，支持本地升級和遠程升級等四大方面的管理功能。控制方式上而言，支持三種管理方式：控制台管理、GHVIEW網管、iGHVIEW網管。

(3)提供良好的電信運營級QoS機制，支持按照DLCI、對應rt-VBR、nrt-VBR和UBR劃分F/R業務優先權和優先等級。優先權、業務量參數按照F/R DLCI的CIR、Bc和Be參數之間的關係確定。