ATM網路

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。你可將信元想象成一種運輸設備，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，預計和保證應用所需要的帶寬。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。

其特徵：基於信元的分組交換技術；快速交換技術；面向連接的信元交換；預約帶寬。

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面向連接，它需要在通信雙方向建立連接，通信結束后再由信令拆除連接。但它擯棄了電路交換中採用的同步時分復用，改用非同步時分復用，收發雙方的時鐘可以不同，可以更有效地利用帶寬。

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，在協議上它將OSI第二層的糾錯、流控功能轉移到智能終端上完成，降低了網路時延，提高了交換速度。

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、光纖分散式數據介面（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接，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。

由於ATM網路由相互連接的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接。因此交換機支持兩類介面：用戶與網路的介面UNI（通用網路介面）和網路節點間的介面NNI。對應兩類介面，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，只有進行鏈接之後，形成一個VP鏈和VC鏈，才形成一個有意義的鏈接。在ATM交換機中，有一個虛連接表，每一部分都包含物理埠、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埠的連接，而與所連接的設備類型無關。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發送一個報文，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實現電子商務等應用。同時由於ATM採用統計復用技術，且接入帶寬突破原有的2M，達到2M-155M，因此適合高帶寬、低延時或高數據突發等應用。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。

ATM的主要優點是高帶寬、有保證的服務質量和可擴展的、能提供所有速度與應用的拓撲結構，服務質量標準確保了一個應用所要求的帶寬在該應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，從而有足夠的帶寬進行完整的顯示。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“根據需要定帶寬”，電信頻道不再被時分復用協議限制在固定的數據率上，實質上，一個應用只使用它所需要的帶寬。如果一個應用因為突發數據需要附加的帶寬，那麼它就能請求附加的帶寬，這一在處理高帶寬應用上的靈活性在戰術環境中具有明顯的優勢。

ATM協議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，應用都使用同一協議。在設計上，ATM協議能處理等時數據，如視頻、音頻及計算機之間的其他數據通信。ATM協議在帶寬上被設計成可擴展的，並能支持實時的多媒體應用。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。

把ATM網路技術用作區域網的幹線，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應用軟體的投資不受損害，必須發展ATM的LAN模擬(LANE)技術。傳統的LAN技術使用無連接的傳輸，而ATM網路則是面向連接的通信，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的網路層協議能夠用於面向連接的ATM的網路。由ATM論壇所制訂的LANE用戶網路介面(LUNI)協議，使ATM網路邊界設備可以控制供通信用的虛擬連接，並且模仿LAN無連接特性。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上的應用程序可以通過多種網路層協議，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連接在ATM上的設備，如連接在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區域網路幹線的設備。除了ATM網路介面適配器(介面卡)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CELLPlex7000；ATM/LAN交換機如LinkSwitch2700。CELLPlex7000是有16個埠的ATM網路幹線交換機。這些埠稱為直接的ATM埠，提供所使用的ATM網路介面適配器所提供的通信速率。可以用其中4個埠連接供共享的公司級伺服器，其餘12個埠可以各連接一台LinkSwitch2700ATM/LAN交換機，後者有一個埠供連接ATM網路幹線交換機用，另外它有12個乙太網埠，每個以太網埠可以連接一個乙太網集線器，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的帶寬；或者ATM/LAN交換機上的每個乙太網埠直接連接一台高檔微機工作站，由它獨佔10Mb/s的帶寬。

連接在共享LAN段上的PC，可以通過ATM/LAN交換機訪問配有直接ATM介面的高檔次(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介面高速訪問連接在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作為區域網幹線可提高整個企業網的性能。

LAN模擬的ATM網路幹線上橋接LAN的鏈路層，使ATM網路像無連接的LAN那樣工作。LAN模擬使LAN的應用層和網路層都見不到ATM網路。應用程序和為共享介質的LAN所設計的應用程序介面(API)對話，而由API層下面的驅動程序和ATM網路交互作用。

ATM LAN的應用是有生命力的，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幹線。

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

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、物理埠介面功能

(1)E1介面(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幀中繼介面支持通道化E1和非通道化E1;通道化E1支持N*64Kbps F/R埠，N小於等於30;非通道化E1支持F/R埠，支持G.704 TSO幀同步方式和非幀同步方式。

(2)乙太網介面：1×10/100base-T乙太網介面，介面類型為RJ45。

2、業務埠

(1)F/R業務埠

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埠支持LMI協議，DCE側支持LMI協議自動識別功能，DTE側需指定LMI協議，LMI協議支持Q.933 Annex.A、X.36、X.76。

F/R 埠擁塞告警管理：F/R埠只報告埠擁塞告警，考慮到CPU處理瓶頸，擁塞管理只對輸入隊列處理(包括F/R和ATM)，所以只檢查輸入隊列深度，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 埠統計數據包括：F/R埠收到和發送的幀數、F/R埠收到和發送的位元組數、F/R埠收到的幀數中太長和太短的數、F/R埠收到的幀數中DLCI無效的幀數、F/R埠收到的幀中被丟棄的幀數，指違反業務合同及擁塞管理丟失的幀、F/R埠輕度擁塞時長，F/R埠嚴重擁塞時長。

(2)PPP業務埠

可承載IP業務或橋業務;

支持安全認證處理;

支持PAP/CHAP，認證協議。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演演算法對用戶名和密碼進行了加密。

(3)HDLC業務埠

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

3、連接特性

應該支持兩種連接類型：F/R-to-F/R和F/R-to-HDLC。

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

基於F/R邏輯埠，實現幀中繼交叉連接和統計復用功能。

(2)F/R-to-HDLC Connection

實現F/R連接透明承載E1接入業務，並且具有F/R交叉連接和統計復用的能力。該類連接一側對應E1 HDLC的幾個時隙(通道化)或整個E1 HDLC埠(非通道化)，另一側對應F/R邏輯埠的一個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介面提取恢復時鐘。在時鐘設置時，可同時選兩路設置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、埠和業務級配置，警、性能、計費和安全管理操作，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業務優先順序和優先等級。優先順序、業務量參數按照F/R DLCI的CIR、Bc和Be參數之間的關係確定。