ATM技术在计算机网络中的应用-设计应用

精品文档-下载后可编辑ATM技术在计算机网络中的应用-设计应用1引言随着社会的进步、经济的发展和教育的普及，信息在人们的工作、学习和生活中发挥着越来越重要的作用，人们也提出了更多的通信业务，如高清晰度电视、电视会议、可视电话、点播电视、远程教育、远程医疗、家庭购物、高速数据传输等。对这些多功能化的需求，现今的任何网(包括电话网、用户电报网、公用分组交换数据网、电路交换数据网、数字数据网、LAN，WAN，MAN，ISDN，CATV等)都无法完成，因为这些网都是面对特定业务类型设计的，他们存在以下几个问题：(1)各网资源不能共享，即使一个网络中有空闲资源也不能被其他网络中的业务使用。(2)大量的网络和不同的硬件使维护、管理费用居高不下，同时维护管理人员需熟悉不同业务网的操作规程，从而不利于形成高效的管理系统。(3)各种网络化程度高，不利于综合新业务和多媒体通信的发展。(4)同时要求多种通信业务的用户需要有多个用户号码、多种接续方式和多台通信终端，用户不仅投资大，而且使用不方便。总之，这些网既不能满足用户对业务的高速度、多样化及灵活性的要求，也克服不了在网络的维护和管理上给网络经营者带来的困难，更重要的是无法适应未来网络的发展。因此，无论从用户角度还是从网络经营者的角度，都希望建立一个单一的网络。要求这个网络既能传送低速信号，又能传送高速信号；既能适应语音信号延时特性，又能适应数据信号误码特性，进而也能适应图像信号时延和误码两种特性。这个网络便是宽带综合业务数字网(B-ISDN)。

2ATM的概念及特点

ATM(异步转移方式)的研究始于20世纪80年代，在欧洲将其名称定义为ATD(异步时分复用)，在美国则称FPS(快速分组交换)。1988年，ITU-T在蓝皮书中正式将其定名为ATM(异步转移模式)，并将他确定为B-ISDN的信息传递方式。ATM是一种面向连接的高速交换和多路复用技术，他使用固定长度的信元，可以同时传送各种信息，包括图像、声音和数据。ATM采用统计时分复用的方式，将来自不同信息源的信元汇集到一起，在一个缓冲器内排队，队列中的信元逐个输出到传输线路，在传输线路上形成首尾相接的信元流。信元的信头中写有信息的标志，说明信元所去的地址，网络根据信头中的标志来传送信元。由于信息源传输信息是随机的，信元到达队列也是随机的——速率高的业务信元来的十分频繁；速率低的业务信元来的很稀疏。这些信元按FIFO(先进先出)的原则在队列中进行排队。队列中的信元按输出次序复用在传输线路上，信元在传输线路上并不对应某个固定的时隙，也不是按周期出现的。正是由于采用了统计时分复用方式，使得ATM具有很大的灵活性：任何业务都按实际需要来占用资源，对特定业务，传送的速率随信息到达的速率而变化，因此，网络资源可以得到限度的利用。另外，ATM网络可以适用于任何业务，不论其特性如何，网络都按同样的模式来处理，以做到完全的业务综合。ATM综合了电路交换和分组交换的优点，他既具有电路交换的可靠性和低时延，又具有分组交换的高效性。ATM具有如下的优点：(1)灵活性和适应性强，能够适应将来新业务的要求和新技术的发展。(2)能够有效地利用资源。在ATM网中。所有的资源都能被任何业务所使用，分配资源的方法是根据信息传送的需要随机地分配。(3)ATM网络是一个单一的通用网络，通过这个网络能够提供所有的业务，节省了网络设计、安装和维护的费用。

3ATM的交换原理

由于ATM采用面向连接的传输方式，因此，在各个ATM端点之间进行通信之前需要通过虚连接进行交换。一个ATM的传输过程可以包括3个阶段：虚连接建立、数据传输和虚连接终止。ATM网络是网状拓扑接构，由多个ATM交换机组成。ATM网络与用户之间的接口称为用户网络接口UNI；ATM交换机与ATM交换机之间的接口称为网络与网络接口(ATM)。ATM中的虚连接由虚通路(VirtualPath，VP)和虚通道(VirtualChannel，VC)组成，分别用VPI和VCI来标识。多个虚通道可以复用一个虚通路，而多个虚通路可以复用一条传输链路。在一个传输链路上，每个虚连接可以用VPI和VCI的值惟一标识。当发送端希望与接收端建立虚连接时，他首先通过UNI向ATM网络(ATM交换机)发送一个建立连接的请求。在连接端接收到该请求并同意建立连接后，一条虚连接才会被建立。虚连接用信元头中VPI／VCI的值将根据要发送的目的地参照映像表被映射成新的VPI／VCI。这样，通过一系列VP，VC的交换，信元被准确地传送到目的地。虚连接有2种：虚连接(PVC)和交换虚连接(SVC)。PVC和SVC的不同点在于SVC是在进行数据通信之前通过信令协议自动建立的，数据传输之后被拆除；PVC是由网络管理等外部机制建立的虚连接，该连接在网络中将一直存在。每个ATM虚连接都有一个服务质量参数(QoS)来标定所传输的数据。QoS参数主要包括数据传输所需要的带宽、数据负载类型(恒定比特率CBR或可变比特率VBR等)以及数据优先级和时延等。ATM中的信息传输采用固定长格式，一律为53B，其中包括48B的数据和5B的信元头。ATM信元长度的选择是考虑到以下几个方面的因素：传输速率、打包时延、在交换机中的排队时延以及交换机中存储器的大小等。ATM信元头的功能很有限，主要用来标志虚连接。另外，他也完成一些功能有限的流量控制、拥塞控制、差错控制等功能，虚连接由信元头中的VIP／VCI来标志。对ATM的概念可以概括为：ATM可以看作是一种特殊的分组型传递方式，他建立在统计时分复用的基础上，并使用固定长度的信元。当用户希望通过ATM网络传递数据时，首先通过信令向目的地站点提出建立虚连接的请求，同时给出该连接所需要的QoS参数。若这些要求能够被满足，则连接被建立，发送端得到一个VPI／VCI。这时，发送端就可以通过这条虚连接将数据发送给接收端。当数据经过ATM交换机时，要进行VP，VC交换，此时，信元头中的VPI，CVI被赋予新值。数据传输后，虚连接被拆除。