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1、第19卷 第4期计算机工程与设计1998年8月Vol119No14COMPUTERENGINEERINGANDDESIGNAug11998ATM网络技术的应用研究李腊元(武汉交通科技大学,430063)摘 要 主要研究分析ATM网络技术。讨论了ATM网络的交换技术,控制技术,ATM网络的多媒体业务,并介绍了ATM多媒体网络应用情况。关键词 计算机网 ATM网络 B-ISDN 多媒体分类号 TP393111 引言异步转移模式(ATM)是CCITT于1990年1月在日内瓦会议上确定的B-ISDN的最终转移方式。它可用于B-ISDN中各类信息的复
2、用和交换,是实现B-ISDN的基[2]础。它在信息格式和交换方式上与分组交换类似,而在网络构成和控制方式上又与电路[3]交换相似。在ATM中,固定长度信息单元即信元(Cell)由5字节分组头和48字节信息域组成,它不仅能高效地利用传输和交换设备,而且还具有很高的灵活性,能适应多种业务的综合。ATM的协议结构可分为4层:第1层为物理层,它可完成从单元流到数据流的转换,并实现在物理介质上的发送、接收功能。第2层为ATM层,它是实现ATM协议最重要的一层,其主要任务是对信元头进行处理,即信元的复用/分解、信元的VPI(虚通路标识符)/VCI(虚信
3、道标识符)变换、信元头的产生和提取以及流量控制等。第3层为AAL层(ATM适配层),它根据ATM层提供给AAL的服务为用户提供所需的业务,以支持ATM接口和非ATM接口之间的连接。在发送端:AAL将用户数据装入ATM信元的信息域中;在接收端:AAL从ATM信元信息域中将用户数据取出,通过AAL协议支持AAL的内部功能。第4层即高层协议,它负责对信息进行编码,具有独立的服务功能特性。本文主要论述ATM网络的交换技术,控制技术、ATM网络的多媒体业务以及ATM多媒体网络应用。2ATM网络的交换技术ATM网络采用的交换技术是快速分组交换(FPS)
4、,它是ATM网络的关键技术。为适应ATM交换特点,即高速率,大信息容量,高通过量、低延迟,易于交换控制,保持发送单元的顺序,功能和规模易于扩充等,一般应尽量减少不必要的开销,精简其功能。对链路层上的差错控制、流量控制等工作通常是交给网络终端设备来完成,这样将使ATM中的交换完全由硬件来实现选路和信元转移,从而可增加网络的吞吐量,减少分组1996-12-24收稿李腊元:教授,IEEEINFOCOM、ICCC国际学术委员,国际论文评委,国际高新技术联合研究合(IAHT)常务理事,武汉交大学报主编,著作5部,发表论文120余篇。—55—©1994
5、-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net的传输延迟、ATM的交换结构如图1所示,它由输入控制器(IC)输出控制器(OC),交换机构和控制处理器构成。对于所有的信号处理均由输入、输出控制器和交换机构完成。控制处理器仅用来完成连接的建立、释放、带宽的分配、维护和管理功能。输入控制器一般都是同步的,这样可使到达交换机构的所有信元头处于同一时间点上,从而简化了交换机构的设计且允许按信元的优先级来进行图1ATM交换结
6、构接收处理。交换机构运行也是同步的,经一个时间片就可将输入信元传送到相应的输出端口上去。控制处理器可由一条直接旁路通道或信元传输的逆通路来与输入、输出端口进行通信,它与交换相连接的外界接口一般都是双向的,这样可将一个输入、输出端口组合在一起构成一端口接口。典型的交换端口能支持150Mbps和600Mbps的速率,其交换端口数可从几个到几千个。在一个ATM交换中,信元的到达一般是任意的。在一个交换机构中,来自各输入端口的信元可能同时需要占用交换机构中某一交换单元或输出端口,而每个交换单元或输出端口每次只能处理一个信元,这样就可能在交换单元或输
7、出端口上发生信元冲突,因此未处理的信元将被缓存起来或被丢掉。由此可知,ATM网络交换中所涉及到的有关技术问题主要有如下几个方面:a.ATM网络交换结构的评价判据由ATM网络特性可知,评价一个ATM网络的交换结构,需要考虑以下因素:①交换结构设计技术的成熟程度;②交换结构中硬件的复杂度;③交换结构的故障诊断复杂程度;④交换结构的可扩充能力,即适应将来信息处理、交换和传递功能、以及能否满足网络速率增长的要求;⑤交换结构中的广播通信能力;⑥交换结构中的有效吞吐量以及信元传输的平均延迟。b.冲突分解由于ATM交换机构通常要处理大量的信元,因而难免会
8、在交换机构内部或输出端发生信元冲突现象。为了分解这类冲突,应采取相应的技术措施。对于交换机构内部的冲突,一般可采用缓存器或元阻塞交换机构(如BatcherBanyan)等措施来加
