ATM與IP結(jié)合技術(shù)應用研究

【摘要】本文介紹了IP技術(shù)與ATM技術(shù)的基本概念和主要特點，對這兩種技術(shù)進行了比較，討論了兩種技術(shù)的發(fā)展趨

勢——ATM與IP結(jié)合技術(shù)及應用。

【關(guān)鍵詞】ATM；信元；IPOA；MPLS

一、引言

IP依靠網(wǎng)絡(luò)可用、盡力而為、以端為中心的特點，以及IP技術(shù)與以太網(wǎng)技術(shù)的無縫結(jié)合，已成為Internet的成熟技術(shù)。ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）是一種高速、高效、控制靈活的綜合業(yè)務信息傳遞模式。ATM以其網(wǎng)絡(luò)可靠、可管理、以路為中心的特點，符合網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化、寬帶化、分組化的發(fā)展趨勢。ATM技術(shù)所具有的端到端QoS保證、完善的流量控制和擁塞控制、靈活的動態(tài)帶寬分配與管理、支持多業(yè)務等方面的優(yōu)勢，目前是IP技術(shù)所不及的。目前IP技術(shù)的優(yōu)勢在于提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)應用平臺，而ATM技術(shù)的優(yōu)勢在于提供統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺。

二、ATM與IP技術(shù)簡介

1．ATM技術(shù)的特點。ATM是20世紀80年代后期由I

TU-T針對電信網(wǎng)支持寬帶多媒體業(yè)務而提出的，ITU-T定義ATM為“以信元為信息傳輸、復接和交換的基本單位的傳送方式”?，F(xiàn)代通信網(wǎng)中廣泛使用的兩種交換方式是電路交換和分組交換，ATM綜合了電路交換和分組交換的優(yōu)點，既能靈活的分配帶寬，又取消了復雜的流量控制和差錯控制，使傳輸時延大大降低，并可以提供具有QoS保證的實時多媒體業(yè)務。ATM技術(shù)的主要特點如下：

（1）采用固定長度的信元。ATM采用固定長度的數(shù)據(jù)包作為傳輸?shù)幕締挝?，為了有別于分組交換網(wǎng)中的分組，稱之為信元。每個信元的長度為53個字節(jié)，其中前面5個字節(jié)為信頭，裝配有地址、丟失優(yōu)先級、流量控制、差錯控制信息等，用來表示這個信元來自何處，到何處去，是什么類型等。后面48個字節(jié)是話音、數(shù)據(jù)、圖像等要在線路上傳送的信息。（2）對服務質(zhì)量（QoS）的支持。ATM簡化了網(wǎng)絡(luò)功能，ATM交換節(jié)點不參與任何數(shù)據(jù)鏈路層功能，將差錯控制與流量控制工作都交給主機去做，而且協(xié)議簡單，簡化了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中信息存貯管理與處理的復雜性，加快了信息交換的速率，減少了信元在節(jié)點緩沖區(qū)中的排隊時延和時延抖動，特別適合在核心網(wǎng)中傳送信息。ATM支持多路用戶信息并行傳輸。ATM交換機可以同時為多路用戶信息進行交換和處理，保證每個用戶獨占固定帶寬。當ATM網(wǎng)絡(luò)同時傳送多個用戶數(shù)據(jù)時，不會降低每個用戶傳輸?shù)乃俣龋膊粫档途W(wǎng)絡(luò)的整體速度。（3）采用面向連接的通信方式。所謂面向連接，即在通信前先在收與發(fā)終端間建立一條虛連接，在通信時，信息在該連接上傳送，虛連接包括虛路徑（VP）和虛通道（VC）。ATM將路由選擇和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)分開，使傳輸中的控制較為簡單。ATM路由通過虛路徑標識符VPI（Vir

-tual Path Identifier）和虛通道標識符VCI（Virtual Channel Identifier）兩級尋址來實現(xiàn)。（4）異步時分復用。時分復用技術(shù)是在一條傳輸介質(zhì)上按時間片分時傳送多路信息的多路復用技術(shù)。異步傳傳輸模式的各路原始信號不一定按照一定時間間隔周期性地出現(xiàn)，因而ATM不是通過時隙在幀內(nèi)的位置來區(qū)分不同的子信道，而是在信元頭上標記其所屬的通道號。ATM的這種異步時分復用模式，使得信道利用率有很大的提高，它可以根據(jù)用戶的需要分配網(wǎng)絡(luò)資源。所以，ATM既能支持恒定速率的連續(xù)性業(yè)務，又能支持突發(fā)性業(yè)務，可以同時支持低速、高速、變速和實時性業(yè)務。

2．IP技術(shù)的特點。IP技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)的核心，是一種端到端的無連接通信技術(shù)，其特點是“盡力傳送”。通過IP數(shù)據(jù)報和

IP地址屏蔽網(wǎng)絡(luò)低層的差異，實現(xiàn)了“IP over everything”的目標。IP技術(shù)成功的關(guān)鍵是其層次結(jié)構(gòu)的包容性與開放性，以及簡單、實用、有效的原則。TCP/IP協(xié)議已成為全世界主導的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議，其中IP協(xié)議的主要功能包括無連接數(shù)據(jù)報傳送，數(shù)據(jù)報尋徑和差錯控制三部分，因此IP具有以下幾個特點：（1）IP協(xié)議可實現(xiàn)相鄰節(jié)點間點到點的通信。（2）IP可提供無連接數(shù)據(jù)報傳輸機制。（3）IP網(wǎng)絡(luò)著眼于高傳輸效率，采用的協(xié)議簡單，無QoS保證。（4）IP協(xié)議便于互聯(lián)異構(gòu)型網(wǎng)絡(luò)。

三、ATM與IP技術(shù)的結(jié)合

ATM與IP各有優(yōu)勢，如果二者結(jié)合起來，取長補短，利用ATM網(wǎng)絡(luò)為IP用戶提供高速直達數(shù)據(jù)鏈路，既可使ATM網(wǎng)絡(luò)運營部門充分利用ATM網(wǎng)絡(luò)資源，發(fā)展ATM網(wǎng)絡(luò)上的IP用戶業(yè)務，又可解決Internet網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中遇到的瓶頸問題，使二者的潛力充分發(fā)揮出來。目前，ATM與IP結(jié)合技術(shù)主要分為兩大類：重疊技術(shù)和集成技術(shù)。重疊技術(shù)方面的典型技術(shù)有：LANE（局域網(wǎng)仿真）、IPOA（ATM上的傳統(tǒng)IP）、MPOA（ATM上的多協(xié)議傳輸）等，重疊技術(shù)傳送IP包的效率較低。集成技術(shù)方面的典型技術(shù)有：IP交換、多協(xié)議標簽交換（MPLS）等，集成技術(shù)的優(yōu)點是傳送IP包的效率比較高；缺點是與標準的ATM技術(shù)融合較為困難。通過近年來對各種ATM與IP結(jié)合技術(shù)的研究，重疊技術(shù)更適用于專用網(wǎng)或規(guī)模小的網(wǎng)絡(luò)；而集成技術(shù)則更適用于規(guī)模大的公用網(wǎng)。下面簡單介紹兩種技術(shù)的典型代表。

1．IPOA技術(shù)。IPOA（IP over ATM）是在ATM－LAN上傳送IP數(shù)據(jù)包的一種技術(shù)。它規(guī)定了利用ATM網(wǎng)絡(luò)在ATM終端間建立連接，特別是建立交換型虛連接（SVC：Switched Virtu

-al Circuit）進行IP數(shù)據(jù)通信的規(guī)范。IPOA最大的優(yōu)點就是其利用了ATM網(wǎng)絡(luò)的QoS，可以支持多媒體業(yè)務，它在網(wǎng)絡(luò)層上將局域網(wǎng)接入ATM網(wǎng)絡(luò)，既提高了網(wǎng)絡(luò)帶寬，也提升了網(wǎng)絡(luò)的性能；但同時IPOA也存在一些缺點，比如目前的IPOA不支持廣播和組播業(yè)務；另外，由于ATM－LAN中一臺主機要與所有成員建立VC連接，隨著網(wǎng)絡(luò)的增加，VC連接的數(shù)目會呈平方級數(shù)的增加，因此IPOA技術(shù)不適合于大網(wǎng)結(jié)構(gòu)，一般用在企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)這樣的網(wǎng)絡(luò)中。作為一種過渡，IP over ATM技術(shù)仍具有很強的生命力。

2．MPLS技術(shù)。MPLS（Multi-Protocol Label Switching）即多協(xié)議標簽交換。這種技術(shù)的出發(fā)點是把路由器和ATM交換機融為一體，從而提高IP包的傳送速度，簡化網(wǎng)絡(luò)。MPLS將IP路由和ATM交換技術(shù)緊密結(jié)合，既實現(xiàn)了路由器的功能，又利用了ATM交換機構(gòu)的高效硬件交換。MPLS技術(shù)可以提高路由器的轉(zhuǎn)發(fā)能力，從而提高整個IP網(wǎng)絡(luò)的性能，并且只需在用戶現(xiàn)有的路由器上進行軟件升級，即可以完全支持MPLS技術(shù)，從而可以保證用戶原有的投資。MPLS給ATM網(wǎng)絡(luò)據(jù)供了智能的IP應用服務。而IP over ATM的解決方案，將IP數(shù)據(jù)流和ATM數(shù)據(jù)流作同等處理，限制了實現(xiàn)端到瑞IP服務的能力。沒有MPLS，IP在ATM的傳輸就需要一個復雜的協(xié)議翻譯過程，要把IP地址路由對應于ATM地址和路由，放到ATM交換表中。而MPLS省略了把IP地址和路由映射到ATM交換表上的復雜性，MPLS標簽交換與ATM交換機交換信元機制相同。MPLS集成了IP與ATM技術(shù)各自的優(yōu)勢，既可以完成第三層的靈活性、可擴展性，又可以完成第二層的快速交換、流量管理、安全性以及QoS的保障機制，MPLS是大型網(wǎng)絡(luò)可擴展性的最佳解決方案。

四、結(jié)語

將ATM與IP技術(shù)兩者結(jié)合起來，優(yōu)勢互補，才能使二者的潛力充分發(fā)揮出來。

參 考 文 獻

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