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1、ATM支术的发展与应用摘要：随着Internet与多媒体技术的飞速发展， Web上的图像、音频、视频等 多媒体容越来越多，用户需要有更高的接入速率。而现有的电路交换和分组交 换很难胜任宽带高速的交换任务。对于电路交换，当数据的传输速率与其突发 性变化很大时，交换的控制就变得十分复杂；对于分组交换，当数据传输速率 很高时，协议数据单元在各层的处理成为很大的开销，无法满足实时性很强的 业务的时延要求。异步传输模式ATM (Asynchronous Transfer Mode )就是建立在电路交换和分组交换基础上的一种新的交换技术，他可以很好地进行宽带 信息交换。本文讨论了 ATM支术的特点和存在的
2、问题，并介绍了 ATM支术在数 字通信、帧中继与PSTN/N-ISDN?业务中的发展和应用，同时对 ATM的应用前 景进行了初步分析。关键词：ATM 应用发展时分复用B-ISDN一、ATM勺产生自Alexander GrahamBell于1870年发明后，？为有效地连接日益增多的 用户，交换网应运而生。它经历了人工交换，机电式自动交换系统以与数字程 控系统发展过程，但电路交换的原理一直未变。随着计算机的普与，网通过使 用Moder*进行计算机数据传输与数据信息交换，随之产生了公用数据网，其 典型的代表是X.25分组交换网，它是基干包交换的一种技术，具有信输可靠性 高的优点，但由于Modem?率
3、与交换技术本身限制，X.25只能处理中低速数 据流。虽然LAN(局域网)技术的发展突飞猛进，如Ethernet Token ring Token bus等，传输速率已可达千兆，但它局域网的性质本身就大大限制了 LAN的大规 模的覆盖与应用，目前的LAN?一股用于企业部的数据传送，无法形成广域网的 规模。由此我们不难看出，传统网络普遍存在以下缺陷：第一，业务的依赖性，一般 性网络只能用于专一服务，公用网不能用来传送TV信号,X.25不能用来传送高 带宽的图像和对实时性要求较高的语言信号；第二，无灵活性,?即业务拓展的 可能性不大，原有网络的服务质量，很难适应今后出现的新业务；第三，效率低， 一个
4、网络的资源很难被其它网络共享。随着社会不断发展，网络服务不断多样化，人们可以利用网络干很多事情， 如收发信件、家庭办公、Video on demand网络,?这对网络的要求越来越高, 有人还不禁提出这样一个想法：能否把这些对带宽、实时性、传输质量要求各不 相同的网络服务由一个统一的多媒体网络来实现 ,?做到真正的一线通？回答是 肯定的，这就是ATMo幸运的是,?现在的半导体和光纤技术为 ATM勺快速交 换和传输提供坚实的保障。目前的CMOSt理能力已达二三百兆，ECL?可达5到 10GSDHF口 SONE技术提供了大容量的可靠传输，目前的STM-I标准为155.52M。 事实上在80年代中期，
5、人们就已经开始进行快速分组交换的实验，建立了多种命名不相同的模型，欧洲重在图象通信把相应的技术称为异步时分复用( ATD 美国重在高速数据通信把相应的技术称为快速分组交换(FPS ,国际电联经过 协调研究，于1988年正式命名为 Asynchronous Transfer Mode(ATM) 技术， 推荐其为宽带综合业务数据网 B-ISDN的信息传输模式。ATM的成功，固然取决 于微电子等高技术的进步以与社会需求的驱动，而ATM具自身的优势，使它在交换技术中独占鳌头。ATW在分组交换技术上发展起来的快速分组交换。它综合吸取了分组交 换高效率和电路交换高速率之优点，针对分组交换速率低的弱点，用电
6、路交换 完全与协议处理几乎无关的特点，通过高性能L S 1的硬设备来提高处理速度， 以实现高速化，因此也可以说 ATMS术是在克服了分组交换和电路交换方式局 限性的基础上产生的。以21 ATM仁兀格式二、ATM勺特点与存在的问题1.ATM技术的特点（1） AT M作为电信网的一种新技术，不仅适用于高速信息传送和对服务 质量（Q。S）的支持，还具备了综合多种业务的能力，以与动态带宽分配与 连接管理能力和对已有技术的兼容性。（2） ATM的综合能力ATM以信元的方式传送信息，与业务的特性、比特率无关，只要将各类业务的信息在入网时转化为统一格式的信元，就可以在 网络中进行传输与交换，因此，高灵活性使
7、之具有各种综合能力。（3） 灵活的动态带宽分配与连接管理能力（4） ATM对已有技术的兼容性ATM作为一项独立的技术充分考虑了与已有 技术的融合。2.存在问题目前，ATM技术已经进入了实用化阶段，商用化 ATMT品大量出现，很多国 家已建设了 ATMt干网络，并提供多种高速、实时业务。ATM勺应用同时也进入到局域网、无线网络和卫星网络等领域。但是，以ATM为基万的B-ISDN的建设还处于初级阶段，各国的B-ISDN发展也不平衡。除政策原因外，还存在技术 原因：（1） ATM技术还无法经济地支持话音等低速率业务。人们期望 ATM支 术能够同时支持话音和数据业务，但不够灵活的适配方式以与由ATMR
8、引入的相对较大的时延使得ATM寸话音业务的支持不能令人满意；（2） 尽管ATMS 术的标准已经基本齐备，但部分技术容仍不完善，限制了ATMR络作为整个主干网络为用户提供端到端可保证 QoSffi灵活业务的能力，特别是在网络管理、 业务量控制与对无连接数据业务的支持等方面还需做大量工作；（3 ） ATM的统计复用特性使业务量特性变化繁多，基于业务量统计特性的控制也就变得愈 发复杂，因此ATM勺流量和拥塞控制仍然存在很多问题；（4）网络技术的发展使ATMS术受到了来自其它技术的竞争,如千兆比以太网的出现使ATMS术更难在局域网围得到采用。目前还没有针对于 ATM勺“致命应用”。针对这些问题，致力于
9、ATM勺研究者们已经开展了很多工作，也提出了一 些解决方案。这些努力包括：简化信令和网络控制；提出新的ATM配方式；将ATMS术与IP、智能网（IN）、网管相结合，以灵活提供各种业务。这些研 究成果不仅拓宽了 ATMS术在宽带通信与互联网中的应用，也使该技术能够在 窄带业务（帧中继、PSTN/N-ISDN）领域发挥优势。 三、ATM勺发展与应用1.ATM支持话音技术的研究在电信网中，从用户数的角度考虑，传统的用户仍将占主导地位，因此， ATM必须考虑如何支才I话音的问题。ITU-T在1997年9月年通过了支持话音业 务和短分组业务适配的第二类 ATM配层协议AAL2建议在1999年2月通过了
10、面向话音业务的建议I.366.2用于中继的AAL2业务特定会聚子层S S C S , 并于1997年12月通过了支持 AAL2交换的信令协议建议 Q.2630.1 (AAL2信令 协议-能力集1 ),基本完成了 ATMK持话音业务的标准化工作。采用AAL2协议 来支持话音业务不论是效率方面，还是时延性能方面，都要优于 IP。AAL2技术 的应用主要有以下几个方面：(1)以低时延的性能支持话音和其他实时业务传送，用于PSTNE其它网络的中继传输；(2) 用于第三代移动通信系统(IMT-2000),在BS和MSd间以AAL2 议支持低速话音和数据信息的传送；(3) 用AAL2交换机代替ATg换机(
11、ATMS仅提供PVCfc叉连接功能)， 提供端到端的ATM话音和数据业务。2 .简化ATM技术的研究ATM技术的缺点之一就是网络的复杂性，为了推动ATM技术的应用，就必须对ATMS术进行简化和优化，以达到简化网络，降低网络成本的目的。目 前,I-TUT和ATM论坛正在进行这方面的工作， 例如目前I-TUT正在制定的AT M轻型信令标准就是为了简化原有复杂的信令标准，以降低网络的复杂性。另 外，在流量控制、网络管理等方面也都有需要进行相应的研究工作。技术的缺 点之一就是网络的复杂性，为了推动 ATMS术的应用，就必须对 ATM支术进行 简化和优化，以达到简化网络，降低网络成本的目的。目前， I-
12、TUT和ATM仑 坛正在进行这方面的工作，例如目前 I-TUT正在制定的ATMS型信令标准就是 为了简化原有复杂的信令标准，以降低网络的复杂性。另外，在流量控制、网 络管理等方面也都有需要进行相应的研究工作。3 .ATM与IP技术的结合以IP为基础的Internet的发展出乎许多人的预料，短短几年已迅速席卷 了全球，对传统的电信运营形成了巨大的冲击，同时引发了一场关于未来信息高速公路是以B-ISDN为基础还是以Internet为基础的争论。计算机业界一致 看好Internet。但无论如何，Internet原本是为了把已存在的众多局域网络连 接成一个统一的网络。随着网络的覆盖围不断扩大、网络的业
13、务类型不断增加 以与网络用户的增长，Internet中必然会出现网络拥塞、带宽资源紧和用户质 量下降等问题，因此Internet网络终究要实现宽带化。Internet要使用公共 通信网资源，仅仅依靠IP协议并不能解决传输宽带化的问题，还要解决怎样利用新的传输设备来提供高带宽。ATM支术的出现为Internet所面临的问题提供了解决方案。IP技术只有与 ATM技术相结合才可能在Internet上提供大围的宽带业务。目前，电信和 Internet业界都已认定未来的宽带骨干网应基于 ATM支术。国外一些大学和科 研机构正在研究下一代Internet (I2)。在I2总体结构中，ATMffi SONE
14、作为 骨干技术用于连接各个千兆比接纳点。利用ATM勾造宽带Internet的骨干网，不仅可解决Internet骨干网的带宽问题，也为其提供高 QoS的IP业务奠定了 基础。尽管受到其它网络技术的竞争，许多人仍认为ATM仅是电信网也是Internet骨干网的最终解决方案。目前，在宽带计算机通信领域中与 ATMft术竞争的技术主要是千兆比以太 网(GE)。由于其对原有局域网技术的兼容性，用户可以很低投入获得网络性能 的大幅提高，这使其在宽带局域网互联中被广泛采用，许多对QoSg求不高的城域网与企业网也开始采用千兆比以太网技术。但作为一种信息传递技术，ATM 的性能显然优于千兆比以太网，它具有无限缩
15、放性，可用于局域、城域直到广 域网环境，并且由于拥有 QoS呆证，可以说ATMTI乎是未来多媒体业务的唯一 选择。4 .帧中继业务中引入ATM支术帧中继(FR是基于分组复用方案的技术，可在一条2Mbit/s物理链路上建立多条虚通路。自90年代初引入以来，帧中继在专用网中得到了迅速发展， 成为新的业务流量源。目前，很多用户基地设备(CPE供应商开始支持帧中继。 这种新业务的迅速增长需要网络容量的更新，并使其有可能引入ATM?新技术。 ATM网络可用来连接帧中继网络，使各个站点间能够通信。ATM骨干网不仅可以 用于传输帧中继业务流，而且也为帧中继网之间的互通提供了一种简洁的方式。帧中继业务中引入A
16、T限术需要实现帧中继承载业务与 C类面向连接的可 变比特率（VBR业务之间的互通，也就是帧中继逻辑连接与ATM通路之间进 行映射。其中，互通单元（IWU是帧中继交换机或复用器，在帧中继 UNI执行 互通的功能；AAL5用于帧中继和ATM之间的互通；帧中继业务特定会聚子层（FR-SSCS支持AAL5的公共部分会聚子层/拆装子层（CPCS/SAR FR-SSCS 的协议数据单元（PDU与Q.922的帧结构兼容。5 .PSTNX N-ISDN与宽带ATMR的互通ATMft术能够在单一网络上真正实现话音、数据和视频等业务的综合，满 足各类业务和不同带宽的要求。提供基于64kbit/s的窄带业务（PST#N-ISDN） 应是ATM的一项基本能力。但是目前ATM应用技术的研究主要偏重在宽带领 域，而对ATM实现话音通信技
