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1、一种基于 C I 总线的 A T M网 络用户接入设备设计 唐德智孙海荣 ( 电子 科技大学光纤通信国 家t点实脸室 成都 6 1 0 0 5 4 ) 【 摘 要】 能否 提供价廉的 A T M设备走关系 到A T M技术的推广 应用的重大 问题.本文 提出了 一种基于 C 总线构建低成本A T M 用户 接入设备的方案. 【 关键词】 A T M , A A L I , C I 总线。 U T O I A 总线， A T M网卡 I 引言 A T M 是一 种基 于 信 元 的 交 换 和 复 接 技 术 ， 由 于 采 用 5 3 字 节 长 度的 信 元， 可以 实 现 高 速的 硬件交
2、换和多 种业务流的综 合， 而且 A T M具有Q o S ( Q u a l i t y o f S e r v i c e ) 机制，能将业务 特性 相差很大的数据流进行综合 传输井获得一定的统计增益， 因 此A T M技术是一种适合于综合 业 务的 通信技术。 在某些应用场合， 用户接入设 备需 要支持A A L I 适配。 A A L I 适配方式用于需定时 恢复的 恒定比 特率业务 ( C B R 知的适配， 典型的C B R 业务是电路仿 真。 电 路仿真使 A T M网 络能 利用 现存的T D M传输线路和访问电路来端接 B X 等非A T M设 备，并为分组语音传输提供一 个
3、临 时 步 孩. A T M 网 络 上的 语 音 传输 最 终 要 使 用 在 A T M 上的 语 音和 电 话 ( V o i c e A n d T e l e h o n y O v e r A T M- V O A ) 标准，这是A T M 论坛最 近制定的一个标准， 它能更高效率地支持语音 通 信， 但目 前 还 无 成熟 的 产 品 。 在实 时 语 音 通 信 方 面 ，A T M 网 络 具备 其 它 现有 数 据 分 组 网 所无 法比拟的性能， 我们的 用户接入设备方案支持接入E l 电 路仿真和6 4 K b s 数字语音， 采用 A A L I 对这类C B R 业
4、务进行适配。另外，该设备还支持以太网接入。 2 基于 C I 总线的用户接入设备的总 体结构 目前， A T M设备价格还很昂 贵。 如果获得一个A T M 端口，用户一 定会考虑如何才能 充 分 利 用它 的 带 宽 ， 并 尽 可 能 多 地 接 入 各 种 业务 ，这 就 要 用 到 A T M 接 入 设 备。市 场 上己 经有 一 些商 业 化的 产品 可 供 用 户 选 择， 但 用 户 还 有另 外一 种 选择 : 利 用 插 在 C I ( e r i h e r a l C o m o n e n t I n t e r c o n n e c t ) 总 线上 的 多 个
5、插 卡 也 可以 构 建 A T M 用 户 接 入 设 备， 正 如可以 利 用 插 在计 算机 总 线 上 的多 个网 卡 实 现 路由 器功 能 的 原 理 一 样 。 在 很多 情况 下， 这 种 方 案 会 对 用 户 有吸引力。 该方案的系统结 构如图I 所示。 方 案的实现 依赖 于 C I 总线的高带宽 和A T M 网卡对 多种 业务 的 支 持 能 力。 下 面 先 介 绍 C I 总 线 和 A T M 网 卡 ， 在 此 基 础 上介 绍 以 太网 和 C B R 数 据 的接入方法。 2 . 1 C I 总线的特点 为了更好地 利用高速的处理器和外 设控 制器，I n
6、 t e l 与其 它公司在1 9 4 3 年联合发表了 C I 总 线 标 准。目 前 众多 的 厂 商 支 持 C I 总 线， 其中 包 括 D i g it a l E q u i m e n t ( D E C A l h a ) , M o to r o l a ( o w e r C和 I n t e l ( e n ti u m ) e基于 C I 总线来构建 A T M用户接入设 备是因为 C I 总线有以 下特点: ( 1 ) 支持线性突发传输， 具有总线控制能力。 .4 6 6 CBR Li n e UT O I A BUS1 5 5 Mb s U N I C I BUS
7、 C U l o c a l B US C U CI MOS T C a c h e /B r i d g e Me m o ry BU S 曰M a in m e m o ry 令 图 1 系 统结构 与I S A 总 线的D M A 方式 原理相同，当 C I 主设备控制总 线时， 、 它在3 3 M H z 的总线时钟同 步 下 ， 以 3 2 位 总 线 宽 度连 续地 对 主 存 ( 包 括映 射为 主 存的 存 储 钧进行 读写 ， 最高 可 达 1 G b s 的读写速 率。 主机可以 通过读写主 存C a c h e 并 行工作。 主设备在占 用 C I 总线前， 先向总 线仲
8、 裁器提出申请。一旦申 请被批准就接管 C I 总线控制权，开始传输数据。当 总线上挂接多个 设备时， 可能出现几个主设备同 时申 请总 线使用权的情况， 造成总线可用带宽有所下降， 但 一 般 情况 下 仍 能 保 证6 0 0 M b s 的 可 用 带 宽 ， 可 以 满 足 构建 具 有 1 5 5 M b s A T M 端口 的 用户 接 入 设 备 的 总 线 带 宽 要 求 ( 在1 5 5 M b s 线 路 满 负 荷 情 况 下 ， 需 要1 5 5 M b s f 4 = 6 2 0 M b s r 宽 ) 。 滚 近 定义的 A G 总 线是支持显示卡的专用总线， 如
9、果把显示卡从 C I 移到A G , C I 总 线上的 其它 设备就能更好 地工作。 ( 2 具有极小的存取延时 由 于 C I 总 线上 的 设 备 取 得 总 线 控 制 权 所 需 的 时 间 极 短 ， 即 使 采 用 较 小 的 数 据 缓 存 ， 也 能保证 在缓 存溢出之前迅速地移出数据。而采用小的缓 存有 利于降 低外设 卡的成本。 ( 3 ) C I 设备具有配制地址空间 配 制空间 用于实现设备的识别， 设备控制， 标识设备的 工作状态， 以 及地址映射等功能， 这些功能使 C I 总线支持即插即用设备。 2 . 2 A I M网卡 我 们 选 用 I D T 公 司 的
10、 1 5 5 M b : 的 N I C S T A R R 卡 ， 它 是 整 个用 户 接 入设 备 的 核 心。 网 卡 作 为 C I 总 线 主控 设 备 ， 可以 完 成网 卡 和 主 机内 存 之间 的 数 据 交 换， 而不 需 要 主 机的 参 与 。 硬 件完成 A A L 层 ( 包括A 川刀， A A L 3 / 4 . A A L 5 ) 的S A R 子 层及其以 下各层的所有工作，还 完成了 A A L 5 的C C S 层的C R C 3 2 的 产生和校 验。 网卡支持4 K 个发 送连接和1 6 K 个接收连接。 由 此可 - 4 6 7 : 见 ， 该 网
11、 卡 非 常 适 合 接 入 多 种 业 务 。 网 卡 驱 动 程 序 向 上 层 提 供 N D I S 或 O D I 接m , 内 含 局 域 网 仿 真 客 户 程序 ( T i i g -x 使 用 C l a s s ic I O v e r A T M 程序 ) 。 I D T 公 司 为 用户 提 供网 卡 控 制 示 范 程 ) * S A R W I N 及 其 源 代 码 ， 以 帮 助 用 户 作网 卡 应 用 开 发。 还 有 一 些公 司 为 不 同 的 操 作系 统 开 发了 相 应的 网 卡 驱 动 程 序， 图 2 是 A d v a n c e N e t
12、 公 司 提供 的 网 卡 驱 动 程 序 的结 构 框图 ， 用 户 程 序可以 通过 N D I S OZA A D I S 接口 访问 A T M 网卡 见文 献 5 l ) -。一t。一。.t，.二。一.， RFCt377匕 LAN,EmuIesion- ND I S Na n v e 人7 M l c rvi m s s ig a l lin 已 ,S S C O , IL MI 人人 口 招 图 2 A d v a =N e V s l 司的 设备驱动程序框图 用户可以 直接访问 A T M网卡的两类寄存器: C I 配it寄存器和网络操作寄存器。前 面已 介绍过配置寄存器的用途，
13、 访问配里寄存器需要调用 C B I O S 的 配2空间读写命令。网 络 操 作寄 存 器 可 以 被 映 射 为 内 存空 间 或 1 1 0 空 间 ( 依 赖 于 配 Z 寄 存 器 的 初 始 设 2 ) ， 可 以 通 过内 存 或1 1 0 读写命令访问该寄存器。 网卡驱动程序和网卡硬件各自 维护与网络操作相关的一些 数 据结 构。 通过网络操作寄 存器实现这些数据结构之间的信息交流， 使驱动程序和网卡硬件协 调工作。 2 . 3 以 太网 接入 A T M A的 方 法 A T M 网 卡的 驱 动 程序 能 实 现 局 域 网 仿 真 客 户 机 ( L A N E m l
14、a ti o n C li e n t , 简 称 L E C ) 或 经 典 的 A T M 上的 I ( C l a s s i c I o v e r A T M ) 协 议 ， 并 实 现了 信 令 功能 ， 所以 网 卡 能 直 接 接入 A T M 网 络。 在计 算机中 插入以太网卡和A T M 网卡， 计算机运行网关软件， 并 且把该计算机设里为以 太网 和A T M局域网中某个子 网的网关， 就能在网络层上实现以太网和A T M网 的互通。 2 .4 C B R 数据的接入方法 可以 用专用芯片实现多 路C B R 数据的A A L I 适配和A T M层复接， 复接后的数据
15、被送往A T M 网 卡 ，由 A T M 网 卡 完 成 A A L O 适 配 ( A A L 。 适 配 方 式 实 质 上 就 是 A A L 层 为 空 ) 。 C B R 数 据 在网 卡的 A T M 层与其它数据实现复接。 如系统结构图所示， C B R 适配 卡由两 部分组 成， 即 业务适 配部分和U T O I A J C I 接口 部 分， 两者之间通 过U T O I A ( U n i v e r s a l T e s t 控制器电路完成U T O I A 总线的握手信号与 A D D O N B U S 的 控制信号之间的转换， 并产 生数据缓存的读写控制 它们
16、之间同一步l A 号。 信号 .为了 避免出 现两个数据缓存器电路竞争A DD O N B U S 情况， U - T O I A / C 喂 口 电路工作过程如下: C B R L i n e C OB R A芯片 三 :.:-:-:-. UT O I 人 B US 数据缓存器 数据缓存器 厂 U T O I A NCI 接口电路 接收控制器】 发送控制器 A MC C S 5 9 3 3芯片 一AD D ON B U S CI BUS 图5 U T O I A J C I 接口电路图 从A T M 线路到C B R 线路的方向 上看， A T M网 卡把从1 5 5 M b s 线路上收到的 信元送入主 机 内 存，当主 机收到一个由 A T M网
