ATM(信息元中繼技術(shù))在Internet中的應(yīng)用解析

摘 要：ATM是一種能高速傳遞綜合業(yè)務(wù)信息、效率高、控制靈活、新穎的信息傳遞模式。ATM系統(tǒng)是使用異步時分復(fù)用技術(shù)的快速分組交換方式，能根據(jù)業(yè)務(wù)類型、傳輸速率等要求動態(tài)分配有效容量，具有高速數(shù)據(jù)傳輸率和支持許多種類型如聲音、數(shù)據(jù)、傳真、實時視頻、CD質(zhì)量音頻和圖像的通信，適用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。

關(guān)鍵詞：ATM；信息交換；線路傳輸

中圖分類號：TN0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-291X（2012）07-0173-02

ATM（Asychronous Transfer Mode信息元中繼技術(shù)）是一種能高速傳遞綜合業(yè)務(wù)信息、效率高、控制靈活、新穎的信息傳遞模式，已被 ITU-T（國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門）確定為傳送和交換語音、圖像、數(shù)據(jù)及多媒體信息的工具，受到人們的廣泛重視，是今天信息交換的熱門話題之一。ATM技術(shù)誕生有其必然性，隨著信息化社會的到來，人們對通信的需求已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)電話及電報業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)通信、寬帶通信需求日益增大，由于它們的帶寬及業(yè)務(wù)量要求不同，傳統(tǒng)通信手段已很難實現(xiàn)。例如，現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)都是為某種特定業(yè)務(wù)設(shè)計的，往往不適用其他業(yè)務(wù)：有線電視網(wǎng)不能傳送電話業(yè)務(wù)，而電信網(wǎng)也不能傳送電視信號。很顯然這些網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對新業(yè)務(wù)的支持能力不夠。人們希望將來最好只有一個網(wǎng)絡(luò)存在，它不依賴于業(yè)務(wù)，可靈活、安全、經(jīng)濟(jì)、有效地利用所有資源，ATM技術(shù)就被視為實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)。

ATM系統(tǒng)是使用異步時分復(fù)用技術(shù)的快速分組交換方式，它將信息流分割成固定長度的ATM信元，能比較容易地實現(xiàn)各種信息流混合在一起的多媒體通信，能根據(jù)業(yè)務(wù)類型、傳輸速率等要求動態(tài)分配有效容量，對高速信息元傳輸頻次高，對低速信息元傳輸頻次低。因此ATM能采用單一的交換方式，支持從窄帶話音、數(shù)據(jù)傳輸?shù)紿DTV等范圍極廣的各種業(yè)務(wù)。ATM信元由53B長度構(gòu)成，其中5B是信頭，48B是信息域，所以在線路上傳輸?shù)男畔⒍际茿TM信元。為了完成傳送ATM信元的工作，一個典型的ATM交換機應(yīng)有入線和出線處理、ATM交換單元和ATM控制三個基本部分，其中ATM交換單元是關(guān)鍵，它按照要求將入線上的ATM信元轉(zhuǎn)送到需要的出線上去，從而完成交換動作。控制單元對交換單元的動作進(jìn)行控制；入線處理對輸入的ATM信元進(jìn)行處理，使之適合ATM交換單元的要求；出線處理對交換單元送出的信元進(jìn)行處理，使之適合線路傳輸?shù)囊蟆?/p>

一、結(jié)構(gòu)

ATM 參考模式分為三層：ATM 適配層（AAL）、ATM 層和物理層。AAL連接更高層協(xié)議到ATM層，其主要負(fù)責(zé)上層與ATM 層交換 ATM 信元。當(dāng)從上層收到信息后，AAL 將數(shù)據(jù)分割成 ATM 信元；當(dāng)從 ATM 層收到信息后，AAL必須重新組合數(shù)據(jù)形成一個上層能夠辨識的格式，上述過程即稱之為分段與重組（SAR）。不同的 AAL 用于支持在 ATM 網(wǎng)絡(luò)上使用的不同的流量或服務(wù)類型。

ATM 層主要負(fù)責(zé)將信元從 AAL 轉(zhuǎn)發(fā)給物理層便于傳輸和將信元從物理層轉(zhuǎn)發(fā)給 AAL 便于其在終端系統(tǒng)的使用。 ATM 層能夠決定進(jìn)來的信元應(yīng)該被轉(zhuǎn)發(fā)至哪里；重新設(shè)置相應(yīng)的連接標(biāo)識符并且轉(zhuǎn)發(fā)信元給下一個鏈接、緩沖信元以及處理各種流量管理功能，如信元丟失優(yōu)先權(quán)標(biāo)記、擁塞標(biāo)注和通用流控制訪問。此外 ATM 層還負(fù)責(zé)監(jiān)控傳輸率和服從服務(wù)約定（流量策略）。

ATM 的物理層定義了位定時及其他特征，將數(shù)據(jù)編碼并解碼為適當(dāng)?shù)碾姴ɑ蚬獠ㄐ问?，用于在特定物理媒體上傳輸和接收。此外它還提供了幀適配功能，包括信元描繪、信頭錯誤校驗（HEC）的生成和處理、性能監(jiān)控以及不同傳輸格式的負(fù)載率匹配。物理層通常使用的介質(zhì)有 SONET、DS3、光纖、雙絞線等。

二、技術(shù)和應(yīng)用

ATM是一項數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，是實現(xiàn)B-ISDN的業(yè)務(wù)的核心技術(shù)之一。ATM是以信元為基礎(chǔ)的一種分組交換和復(fù)用技術(shù)，它是一種為了多種業(yè)務(wù)設(shè)計的通用的面向連接的傳輸模式。它適用于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，它具有高速數(shù)據(jù)傳輸率和支持許多種類型如聲音、數(shù)據(jù)、傳真、實時視頻、CD質(zhì)量音頻和圖像的通信。

ATM是在LAN或WAN上傳送聲音、視頻圖像和數(shù)據(jù)的寬帶技術(shù)。它是一項信元中繼技術(shù)，數(shù)據(jù)分組大小固定。你可將信元想象成一種運輸設(shè)備，能夠把數(shù)據(jù)塊從一個設(shè)備經(jīng)過ATM交換設(shè)備傳送到另一個設(shè)備。所有信元具有同樣的大小，不像幀中繼及局域網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)分組大小不定。使用相同大小的信元可以提供一種方法，預(yù)計和保證應(yīng)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(zhuǎn)彎一樣，可變長度的數(shù)據(jù)分組容易在交換設(shè)備處引起通信延遲。

ATM采用面向連接的傳輸方式，將數(shù)據(jù)分割成固定長度的信元，通過虛連接進(jìn)行交換。ATM集交換、復(fù)用、傳輸為一體，在復(fù)用上采用的是異步時分復(fù)用方式，通過信息的首部或標(biāo)頭來區(qū)分不同信道。

ATM真正具有電路交換和分組交換的雙重性：

ATM面向連接，它需要在通信雙方向建立連接，通信結(jié)束后再由信令拆除連接。但它擯棄了電路交換中采用的同步時分復(fù)用，改用異步時分復(fù)用，收發(fā)雙方的時鐘可以不同，可以更有效地利用帶寬。

交換設(shè)備是ATM的重要組成部分，它能用作組織內(nèi)的Hub，快速將數(shù)據(jù)分組從一個節(jié)點傳送到另一個節(jié)點；或者用作廣域通信設(shè)備，在遠(yuǎn)程LAN之間快速傳送ATM信元。以太網(wǎng)、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）、令牌環(huán)網(wǎng)等傳統(tǒng)LAN采用共享介質(zhì)，任一時刻只有一個節(jié)點能夠進(jìn)行傳送，而ATM提供任意節(jié)點間的連接，節(jié)點能夠同時進(jìn)行傳送。來自不同節(jié)點的信息經(jīng)多路復(fù)用成為一條信元流。在該系統(tǒng)中，ATM交換器可以由公共服務(wù)的提供者所擁有或者是組織內(nèi)部網(wǎng)的一部分。

由于ATM網(wǎng)絡(luò)由相互連接的ATM交換機構(gòu)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接口：用戶與網(wǎng)絡(luò)的接口UNI（通用網(wǎng)絡(luò)接口）和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的接口NNI。對應(yīng)兩類接口，ATM信元有兩種不同的信元頭。

在ATM網(wǎng)絡(luò)中引入了兩個重要概念：VP（虛通道）和VC （虛通路），它們用來描述ATM信元單向傳輸?shù)穆酚?。一條物理鏈路可以復(fù)用多條虛通道，每條虛通道又可以復(fù)用多條虛通路，并用相同的標(biāo)識符來標(biāo)識，即VPI和VCI。VPI和VCI獨立編號，VPI和VCI一起才能唯一地標(biāo)識一條虛通路。

相鄰兩個交換節(jié)點間信元的VPI / VCI值不變，兩節(jié)點之間形成一個VP鏈和VC鏈。當(dāng)信元經(jīng)過交換節(jié)點時，VPI和VCI作相應(yīng)的改變。一個單獨的VPI和VCI是沒有意義的，只有進(jìn)行鏈接之后，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端口、VPI、VCI值，該表是在建立虛電路的過程中生成的。

ATM用作公司主干網(wǎng)時，能夠簡化網(wǎng)絡(luò)的管理，消除了許多由于不同的編址方案和路由選擇機制的網(wǎng)絡(luò)互連所引起的復(fù)雜問題。ATM集線器能夠提供集線器上任意兩端口的連接，而與所連接的設(shè)備類型無關(guān)。這些設(shè)備的地址都被預(yù)變換，例如很容易從一個節(jié)點到另一個節(jié)點發(fā)送一個報文，而不必考慮節(jié)點所連的網(wǎng)絡(luò)類型。ATM管理軟件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(shù)可完成企業(yè)總部與各辦事處及公司分部的局域網(wǎng)互聯(lián)，從而實現(xiàn)公司內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送、企業(yè)郵件服務(wù)、話音服務(wù)等等，并通過上聯(lián)INTERNET實現(xiàn)電子商務(wù)等應(yīng)用。同時由于ATM采用統(tǒng)計復(fù)用技術(shù)，且接入帶寬突破原有的2M，達(dá)到2M~155M，因此適合高帶寬、低延時或高數(shù)據(jù)突發(fā)等應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張肇東.互聯(lián)網(wǎng)異步傳輸技術(shù)[J].計算機技術(shù)，2009，(10).

[2] 李偉琪.ATM數(shù)字交換技術(shù)[J].科技信息導(dǎo)刊，2011，(9).

[責(zé)任編輯 安世友]