ATM简介

网络已成为办公环境必不可少的一部分，它能够使用E-mail和因特网，把电脑连在一起并且允许多个电脑访问一个打印机。随着越来越多的人们想通过网络联系，网络技术将怎样应付这日益增长的需求呢？本文将介绍异步传输模式作为这一问题可能的解决方案。

随这信息需求的增长，数据通信网络也在增长。若不能使用复杂而多样的网络，组织将不再起作用，E-mail，资源共享和信息的即时访问已成为日常工作的一部分了。为了适应这些需求，宽带的传输线、交换器和多路复用器已被连在一起用来提供相隔几米或很多里的部门、办公场所和大楼之间的电子链接。

异步传输模式（ATM）技术已被用在一些解决日益增长的快速信息传输的需求的方案中。它有潜力能够替代许多冲突的技术和形成一将使用相同协议简单网络，此网络跨短距离（局域网-LAN）和长距离（广域网）的且为所有类型的信息-声频，视频，数据和多媒体等的服务。在讨论ATM之前，对于目前用于通讯的一些交通和网络技术的类型做一简单的介绍是很有必要的。

网络通信

目前有三种基本的网络类型：电话（POTS）的声频传输，电缆/卫星电视的视频传输和分组交换网络的数据传输。在这些信息类型中很少有重叠。所有的都是从模态到数态的技术，并且最终它们都融汇成一个技术，即ATM。下图显示了访问一个网络的不同的信息类型。对于每一信息类型有不同的要求。

声音

就它的数据形式而言，声音的传输包括一连续的位流，组合形成包。为了在整个电话期间的持续，它有一稳定的65 kbit/s(kbps)带宽。声音传输是同步的，也就是说对时间是很敏感的。位流到达接受方的速率与它们被传输的速率是相同的。如果它们的接受慢于传输，那么重建的包中将有一些被网络弃掉。如果它们的接受快于传输，接受方将缺少一些分组并且将在对话中有延时。声频传输对于传输延时，也就是通过网络所花的时间也很敏感。大于50毫秒的延时就会被通话者当作间隔而发觉。声频传输容许少量的差错发生。每个包仅传送词的一部分并且在通话中有相当大冗余以至于即使偶尔的音节失漏也不影响通话。重新传输丢失或损坏的包是行不通的，因为这样它到的太迟了。

视频

视频数据包含了一系列静态图象或帧，以每秒25-30帧的速率播放。视频信号通常包含许多冗余，因为相继桢之间只有一部分图象的变化。对于带宽的要求是不固定的，这依赖于图象的质量和压缩量的大小。视频传输对于时间是敏感的。它对于传输延时并不如此敏感而是受抖动也就是传输时间变化的影响。电视会议对于传输延时是敏感的，因为传输是双工的。包含冗余的未压缩的视频更是容忍小的误差。坏包的重发是不可行的。视频传输要求声频音频信号同步在120毫秒之内。

数据

数据本质上是‘突发性’的，也就是一会儿很少或者没有流量，一会儿链接又饱和了。这就在于带宽的易变和不可预料。数据传输不是时间敏感或同步的，甚至即使包到的顺序不同也没有关系。它并不受传输延时的影响，但对出错确很敏感，因此坏包或丢失的包一定要重发。

图象

图象的传输类似于数据，除了每张图有大量的数据并且要求有更高的带宽。

多媒体

多媒体则是以上所述的综合，得看应用，它通常信息集中需要大的带宽。

网络类型

电话

普通的老电话服务（POTS）使用电路转换技术来连接用户。通话双方连接并且在整个持续通话中保持一个固定的带宽。这种类型的网络对于普通的电话通话是理想的，因为对于带宽的要求低且需要在整个通话期间保持。仅在传输时不得不有一固定的小的延时和小的数据丢失。

有两种可用的POTS连接：专用线和拨号。一条专用线是永久的服务于两个使用者之间。一条拨号连接需要在通话之前建立连接并且连接仅存在于通话期间。

电路转换技术

建立在公众远程通讯网络的通讯使用点到点的方法，将两个使用者连接起来。开关和多路复用器使通讯电路互相连接，允许许多用户共享网络。仅通过调制解调器将电脑连上电话线就可访问网络了。这种连接类型在整个通话期间又一个固定的带宽，对于时间敏感的通话是这样需求的，但对于数据传输就不足了，因为没有其他人能够在数据高峰期之间的空闲段中使用带宽。

计算机网络分组交换技术

另一种网络技术被称为分组交换技术与在两团体之间建立一条固定的线路的电路交换技术相比，分组交换技术仅将数据分成组，并且将地址加入每一分组中发送到网络上。网络中的路由器检查地址并将分组朝着目的地发向正确的方向。目的系统截取按地址传过来的分组。在两用户之间的每一分组都有可能采取不同的路由和经历不同的时间。这决定于延时的变化和分组到达的无序性

分组交换技术在传输数据方面优于电路交换技术，因为数据实际上是“突发性”的（也就是说网络负载时重时轻）且固定的带宽是不需要的。时间也不是关键的，因此分组选择哪条路由并不重要。因并不固定于带宽，其他服务也能在同时传输数据。这并不是用于通话和视频，因为这些形式的通信都对分组到达的时延的变化敏感。

局域网

局域网是一种允许如个人机、工作站、打印机等在很小的地理范围内连接在一起的网络。局域网实现了多路访问数据链接，即两个以上的系统能够同时被连接。它通常以快速和灵活的方式传输数据。它提供了简单的数据通路，能使任何一台联在局域网上的终端向另一台网上的终端传输数据。

　

以下几种不同的技术对于发送和接收数据分组都是有效的：

  • 以太网 终端联结在一个总线上或同轴电缆、双绞线上。在有数据发送时每一终端都试图传输。每一终端监听网络，当没有其他传输时，即发送它的数据。如果两台终端都正在监听并且在同一时刻决定发送时，那么将会引起数据冲突。一旦冲突发生，每一台终端在试图重新发送之前都要等待不同长的时间。如果网络很忙，有多个冲突，将导致更多的重发，使网络更繁忙。最终网络将延磨至停止。
  • 令牌环网 双绞线组成一个环，终端通过它连到其他机子上。当某一种端有令牌时才被允许传输数据，令牌也就是一个特殊的数据单元。令牌绕着环从一终端传到接下的另一终端上。数据绕着环沿着一个方向传，访问每一个终端。每个终端检查数据并继续传下去。如果数据到了地址后，此终端会在续传之前先作一备份。当数据回到发送断时，它将从环上删除此数据并发送令牌到下一终端。在某一时刻网上仅有来自一个终端的数据，这就消除了冲突，但如仅有很少的通讯量也会使网络变慢，因发送端必须等待令牌的到来。
  • 令牌总线网 终端以与以太网相似的的方式连到总线上。当一个终端有令牌时才被允许传输数据。令牌按与令牌环网类似的方式从一个终端被传到另一个终端上。
  • 增强资源计算机网 一种低速的局域网技术，所有终端都连在同轴电缆上。与令牌环网类似，当一个终端有令牌时才能发送。
  • 分布式光纤数据接口（FDDI） 一种高速的局域网技术，使用光纤在一个环上联接终端。与令牌环网类似，当一个终端有令牌时才能发送。
  • 局部通话 一种低速的局域网技术，是苹果机的AppleTalk的部分。
  • 无线LAN技术 例如无线电和红外线。

广域网

广域网通常采用点到点的定向联接在更大的距离内传输数据。一些被使用的技术包括：

  • 模拟远程通讯 在每一终端使用调制解调器把数字数据转换成一模拟信号，反之亦然。
  • 数字远程通讯
  • X25 分组交换数据网(PSDN) 分组交换公共数据网（PSDN）采用独立的在网上选择路由的分组。X25实现了在用户间呈现为点到点连接的虚拟电路。数据速率大约为64kbps。
  • 综合业务数字网(ISDN) 公共远程通讯网提供终端间的数字数据传输服务，这种服务能被用来传输数据速率从64kbps到192bps的任何类型的信息。
  • 宽带综合业务数字网ISDN(B-ISDN) 一基于光纤的可能的未来技术。它被设计为能提供在每秒数百兆的的范围内比ISBN更高的位流速率。
  • 帧中继 基于开放系统互连(OSI)参考模型的数据链路层和物理层的国际标准。帧中继提供在某些情形下2Mbps或更高的数据速率。
  • 交换型多兆比特数据业务(SMDS) 以4到34Mbps的局域网速度传输广域网数据的高速数据传输技术。
  • 无线广域网技术

　

企业网

企业网是一种综合的网络形式，它将由信息系统组织建立的巨大的广域网和由独立的用户工作组建立的局域网链接在一起。网络的特性之一就是被用来实现网络的设备的多样性。每一子网可能采用不同的技术，但如果它们将在一企业网下工作，那么都需要互相合作。

开放系统互连参考模型

为了便利在同一企业网下子网间的互用性，国际标准化组织为开放系统互连开发了一称为OSI的参考模型，如下图示。

它的目的是为互连开放系统的协同开发提供一普遍的基础。开放系统是一种由于可应用的标准的共同使用而对于用户来说是开放的系统。开放系统互连参考模型定义了七个功能性的层次，它们合而为一成为每一个通讯机器。每一层实现了一个不同的任务，并向它的上层提供一个服务。而它实现其任务的方法则对于其他层来说是透明的。

物理层

在开放系统互连参考模型中，物理层是最低的一层。它处理实际的位流传输，而位流可以是在通讯的机器间经过一物理电路的电子的、模拟态的或无线电的信号。物理层涉及到安装在通讯设备的持久性硬件和电缆、连接器、调制解调器以及其他被用在物理网络的器件。

数据链路层

这一层处理在一网络的相邻节点间的数据单元或帧的传输。它也处理将成组的数据分成帧和考虑到物理层传输失败的同步问题。它包含了错误监测和传输错误的恢复机制、流的控制和帧的排序。数据链路层涉及了诸如为局域网和综合业务数字网而设的以太网和令牌环网，帧中继何谓广域网而设的ATM。

网络层

这一层处理路由的选择和节点间的数据包的中继，而不管经过了多少个中间数据链接。TCP/IP协议的IP部分即是网络层的一部分。

运输层

运输层集中于终节点之间的完整性控制，也就是丢失的、顺序混乱的和包重复的恢复工作。这一层级以上的层次仅对于终端系统来说是可见的。在中转交换中它们并不需要。TCP/IP协议的TCP部分即是运输层。在网络和运输层中体现的其他协议包括NetWare的IPX/SPX和AppleTalk。

会话层

会话层和以上各层是与不同于网络自身的应用程序相关的。会话层在终端系统的两个应用程序之间组织了通话，并且管理它们之间的数据交换。它建立了通话中的同步点，一边能够打断通话，也可以从同步点处开始。

表示层

这一层保留了传送于网上的数据的信息内容。它能使两系统在不必理会各自所使用的特定的数据格式下交换信息。这意味着每一系统能够使用自己偏好的格式。

应用层

这个开放系统互连参考模型的最上层处理用户进程。它参与高层函数，给使用网络通讯的应用程序以支持。它提供了应用程序访问系统互连的交换信息的设备的途径。上面的三层代表了如打印、文件服务、电子邮件、目录服务、网络管理、FTP、远程登录等等的服务。它涉及了被用来使网络对于终端用户透明的软件。

什么是ATM

ATM，或者说异步传输模式，最初被设计用来为数字通讯传输宽带综合业务数字网，但也提供了一种将所有数据传输集成到相同构架的途径。ATM支持：

  • 广域网并不固定于特定的物理实现，它有灵活的速度，独立于它所传输的数据类型。
  • 就像可改善的物理资源一样，可升级的数据传送构架的规定已成为可能。
  • 决定于应用和使用的物理连接的不同为速率的链接。
  • 使用同一普遍技术的广域和局域网的集成。
  • 在商业领域，解释每一被发送的认证和票据的数据单元的能力。
  • 对于终极用户担保的服务质量的规定。

ATM协议是基于标准的，与由ATM论坛实现的ATM标准同等。ATM论坛是‘一非盈利性的国际组织，目的是通过协同性规定的快速汇聚来加速ATM产品和服务的使用。由许多涉及ATM论坛的公司，包括摩托罗拉、微软、诺基亚、AT&T、Mitsubishi、Ericsson、Sun微系统等等。在网页Http：//www.atmforum.com/atmforum有成员的完整的列表。

ATM是一面向连接的技术，使用53字节的小的、固定的长度单元，允许网上的非常快速的交换。一ATM网络，在数据能够在两节点之间传输之前，它们之间建立了一条虚拟路径。虚拟路径，如下图所示，很像网上转换之间的管道。每一管道包含了一个或多个虚拟信道，每一信道仅单向的传输一独立的数据流。例如，为建立一电话通话，一条虚拟路径需两条各是64bps且反向的虚拟信道。每一虚拟信道有其自身的带宽和服务需求。

使用虚拟路径是因为ATM非常快，因此需要非常快的交换，而传统的路由器并不足够快速。没有时间来把包读入缓冲区，检查它的目的地址，查查询表以找到发送包的下一个地址，然后把包发送出去。ATM在数据传输开始之前将包按虚拟路径（VPI）和虚拟信道（VCI）编成独立的号码。数据单元仅包含简短的VPI和VCI（总共28位），不是整个目的地址，并且当数据单元还正在进入交换时VPI和VCI已被非常快的读和处理了，因此数据单元在交换本身花费很少的时间。

使用虚拟路径和虚拟信道的另一优点是一旦建立，路径是固定的，除非设备问题；因此没有数据单元混乱无序的风险。这是同步（时间依赖）通讯更易于处理。在路径建立期间，服务质量也同时认定。这包括有带宽、传输时间、被传输的通信量的需要的抖动、允许ATM网络处理通讯的不同类型和保证对于终极用户所期望的连接质量。

ATM和开放系统互连参考模型

ATM位于数据链路层内。ATM软件是由实现了一运输协议家族的的网络软件系统建立的，例如TCP/IP，IPX/SPX。软件负责实现与网络处理相关的高层函数。许多函数通常与网络层相关，例如，地址编码（addressing）、路由、中继都是由ATM层实现的。最终节点使用整个ATM模型，同时交换仅使用物理和ATM层。

ATM信元结构

下图是一ATM信元的图表。与具有可变长度的局域网包相比，ATM的信元有固定的长度。每一信元由53字节：前5个字节组成信头，剩下的48字节留给用户数据或附加的控制数据，例如ATM适配层（AAL）服务。短的、固定长度的信元比长的、可变长度的信元会产生更短的延时和更少的抖动（延时的偏差），使其更适应于声音和视频服务。信元的大小被固定，使得通过最小化处理每一信元所需的总开销而使交换设计简单化。

信元也有可能丢失。转换器仅有很小的缓冲区并且如果在一个转换器中有一个信元空间，缓冲区会很快溢出，信元会被丢弃。在数据链路层没有对用户数据的错误检查机制。检查毁坏或丢失的信元是属于上层协议的任务。遗憾的是，上层协议检查包含好几个信元的帧，因此如果服务的质量要求重发，即使仅有一个单信元丢失或毁坏整个帧都将被重发。

信头

有两种类型的信元头：用户节点接口（UNI）和网络节点接口（NNI）。这一图示在下图中有详细的描述。用户节点接口建立呼叫和将应用程序连到网络上，网络节点接口处理两个分离的能互相间通信的ATM网络。私人的网络节点接口对于接口不同厂家的ATM交换器是标准的。信头的结构如下：

一般流量控制（GFC），4位

这个域仅被用在用户节点界面上。它被用来定义一简单的多路复用方案。

虚拟路径标识（VPI），8或12位

这个域在用户节点接口中是8位，网络节点接口中是12位。它被用来把虚拟信道分组到为了路由的目的的路径上。

虚拟信道标识（VCI），16位

这个域在一个虚拟路径内标识一详细的信道。

净荷类型（PT），1位

这个域标识了用户数据域的信息类型。

信元丢失优先级（CLP），1位

这个域被用来决定当拥塞发生时什么信元最先被丢弃。

信头差错控制（HEC），8位

这个域包含了一错误监测和纠正的代码，被用来在信头纠正单个错误和检测双个错误。这防止了信元被发送给错误的终端用户。

用户数据或净荷

一个ATM信元的净荷可以使任何类型，只要它能被数字编码。发送机制独立预备发送的数据的类型。电路本身并不需要知道信元中有些什么，只要明白从那里得到他们并将它们放到何处。

服务质量

ATM网络定义了服务质量的参数，它们基于速度、准确性和被发送信元所要求的可靠性。有不同的服务参数，因为不同类型的信息有不同的标准，例如在传送过程中某些数据可以容忍时延却不允许信元的丢失，然而有些信息，例如实时的视频不能容忍迟延的信元却可接受一定量的错误或丢失的信元。

在连接建立之前服务的质量被网络协商。一旦配置好，网络将保证给终端用户以确认的服务质量。在建立一个ATM连接期间三个最重要的被协商的参数是：

  1. 峰值信元率（PCR）

    2. 这个参数决定了在信元穿过电路被发送的任何时刻的最小速率。如果速率增长的超过了峰值信元率，信元很可能在途中搁置。

  2. 可维持信元率（SCR）

    3. 这个参数定义了信元有效通过一电路的持续平均速率。

  3. 最小位率（MBR）

这个参数意味着为电路所保留的最小量的带宽。如果源址没有什么可发送给目的地址，空的信元将会被发送以维持带宽。

参数被用来定义下列ATM类：

固定的位率（CBR）

这个类提供一持续的广播质量的视频和声音的数据通讯传输的异步位流。这能给予相当于可比的专线的性能。它是一昂贵的选项，因即使线是空闲的也要在两点之间保证带宽。当没有数据发送时，链接将以同样的速率发送空闲或空的信元，以便仍有效的使用带宽。

实时可变的位率（rt-VBR）和非实时的可变位率（nrt-VBR）

这些服务允许数据突发的被传输。电视会议即是一个使用实时可变位率的应用例子视频信号中相当大的冗余度可使一帧的丢失并不明显的影响输出。实时可变位率比非实时可变位率更集中于控制收发方的传输延时。

不确定位率（UBR）

互联网的访问使用不确定位率。这项服务并不指定传输延时，也不关心信元是否成功的被接收。它将这些工作留给上层的协议来完成，如Internet协议（IP）。

有效位率（ABR）

在能使信元的传输速率变化上来说它与不确定位率相似，但它提供更好的服务质量的保证。

ATM适配层

ATM适配层（AAL）是把一特定的数据源转换成ATM通讯量的特定类型的服务，也就是说它处理建立用户所要求的服务质量的机制。有四个被定义的类：

  • AAL1：与时间相关的固定位率数据
  • AAL2：与时间相关的可变位率数据
  • AAL3：具有时间独立性的可变位率数据

确保操作错误恢复

非确保操作留给上层处理的错误恢复，可选的流控制

  • AAL4：无连接的服务。

在AAL内有两层：

汇聚子层

这一层在用户数据的前后插入一头和尾，以定义所需的服务。

分段与重装子层

这一层接收从汇聚子层来的数据单元并将它们分成用于传输的片段。它加上了重装信息的头。

交换

ATM中一关键的过程是以极高位率处理信元的交换设备。简单的交换机也必需能达到ATM所要求的高速。小的、长度固定（53字节）信元可优化交换结构。ATM的面向连接的特性使得交换模块需有预定义的路由表，此路由表可以最小化单交换路由的复杂性。一个ATM交换一般每秒在每一交换端口处理几十万个信元。在最简单的交换设计中，有许多链接来发送和接收信元。信元被交换所接收并根据交换内的路由表转发到相应的出口。

交换处理的核心如下：

  • 信元在输入端被接收，它的信头被检查以决定发向的出口。
    •
  • VPI/VCI域被改为正确的出口的值，并且计算HEC（信元头差错控制）的值。
  • 在输出端信元被转发向它的目的地址。
  • 在此处理期间，信元的顺序在交换中被保留。

有许多其他的任务交换节点也必须得做到：

  • HEC域必须在所有进入的信元中检查。如果发现错误，将丢弃信元以防止信元的错误路径选择。当信元以新的VPI和VCI值发送时，HEC域必须重新计算并插入信元中。
  • 在交换内必须有处理拥塞的机制。当拥塞发生时，经常采取丢弃信元的形式。
  • 在交换内必须有一更新VPI/VCI路由表的控制机制。
  • 必须有一操作管理和维护（OA&M）系统，以利于组织结构的操作，网络的控制和错误诊断和报告。
  • 必须有一收集帐表信息的系统。

交叉交换

交叉交换是由一种电路交换技术所实施的。输入端和输出端均连在大量的分离的平行数据路径上。相对于输出路径输入路径在右边，形成一矩阵。在输入和输出路径的每一交汇处（交叉点）有一开关。仅需简单的转向正确的开关，任一输入均能连向任一输出。每次只有一个输入可以连上任一个输出，但（潜在的）单个的输出能被连在多个输出上。对于这种工作在ATM网络下的交换类型，允许仅一个信元从输入端被传到输出端的连接需要很短的时间。

这种交换类型的优点是：

  • 交换非常简单。
  • 在交换内没有冲突，尽管当量个输入要求同样的输出端口时可能会产生阻塞。

缺点是：

  • 要求的交叉点的数目是交换终端口数的平方。随着交换规模的增长，消耗会成指数增长。
  • 连结输入与输出可通过一中间数据路径的集合，这样交换的规模能减小。这样的问题是阻塞现在在交换内产生了，因为与输入输出端相比中间数据路径太少了。
  • 交换被一中央逻辑函数所控制。随着交换规模的增大，对控制模块所要求的速率也在增加。这会引起队列延时和控制模块内的争用。

总线/底板型交换

在总线型交换中，外部链接通过一适配卡连到交换上。这个适配卡本身就是一小型的交换，因为它有所有的交换和路由的功能。数据在总线上的适配卡之间传送。

总线型交换的优点是：

  • 由于总线大的吞吐量，它的平行传输数据位是快速的。

这种交换类型的缺点是：

  • 每次只有一个适配卡能传送数据，因此整个系统的吞吐量也就相当于总线的吞吐量了。
  • 有一决定哪一适配卡能使用总线的仲裁的系统开销。
  • 随着总线长度的增加，它会变得越来越慢且效率也越来越低。这就限制了总线上适配卡的数量。

多级交换

串行逐级的交换的最简单的形式是‘Banyan’交换网络。它的概念非常简单：

  • 交换矩阵中的每一方块代表一单个的交换模块，他们中的每一个都有两个输入端和两个输出端。
  • 交换模块通过串行（每次一位）链路连接起来。
  • 尽管在实际的交换中输入端和输出端成对的形成全双工连接，输入和输出链接仍被认为是分离的。

当一串位流（被交换的数据块）到达输入端时，交换模块使用接收到的第一个位决定它的两个输出端的哪一个将被用来转发数据。用来决定路由的位被丢弃，剩下的部分被向前送到下一级交换上，在那里也进行着同样的处理。在每一级交换中有最小的数据缓冲，导致了终端之间的同步交换操作。在信元的尾部被接收之前，它的头部已正从交换输出。

Banyan交换的优点是：Banyan交换简单、模块化、可扩充并且具有最小的时延；然而它的缺点是如果两个经过交换的数据块在任何时候使用一条普通链接时（交换输出端），将会发生冲突。通过在每一交换模块方缓冲数据即可解决这一问题，但会引起交换内的时延，增加网络的传输延时。

PNNI协议

网际专用接口（PNNI）协议用来建立、保持和删除连接。ATM交换通过一适当的路由表将VPI和VCI的输入转换成输出端的VPI/VCI对。ATM交换根据路由表的内容来就定它们的路由选择。

PNNI层次结构

ATM网络中的交换是作为一些同位体组的层次结构来排列的。组中的每一交换都有一相同的同位体组的标识，它在配置时即被赋值。同位体组中的每一交换都一相同的组的视图，它存储在各自的拓扑数据库或路由表中。每一同位体组分配了一同位体组引导段，它在结构系统中的下一层代表着同位组。在结构系统中的下一层次，同位组引导段被置成同位组。同位组引导段给更高层次的同位组的其他成员以自己同位组的一个概要，并且它们为自己的同位组过滤出其他组的概要的图片。这样，每一交换都由它自己的同位组的详细的拓扑视图和网络上其余各组的概要的视图。交换就利用这个数据库和路由表在信元离开交换之前来更新它的VPI和VCI的域值。

Hello协议

当一交换打开时，它会立即交换一个描述自身的‘hello’包给其相邻者。如果相邻者有相同的同位组标识，那么它们就属于同一同位组并且他们互相之间拥有各自的拓扑信息，必要的话即可省级它们的数据库，以便每一交换有同位组的相同的视图。这被称为扩散。如果它们有不同的同位组标识，它们则是同位组之间的边界节点。

PNNI信令

信令协议被用来建立连接。这些协议交换能够使呼叫建立和控制的信息。这个复杂的路由问题可被经由独立的同位组来划分成更小的问题。

局域网模拟

我们现在了解了ATM工作的基本原理。然而，ATM从头按装是很昂贵的，许多用户希望继续使用它们的以太局域网，随着通讯量的增加再逐步过渡到ATM上来。ATM可以用在局域网上，有一LAN模拟可以解决此问题。

局域网在无连接环境下工作，也就是说，用户发送了一头上有目的地址的包，包利用了它所能找到的最好的路由到达目的地。包也能被标识为广播类型使所有节点都能收到。广播类型的包被用来在网上发布。

相反的，ATM工作在面向连接的环境中，这也对于广播型的包提出了一个难题。在ATM中没有发送单一信元到所有节点的机制，并且既然单一的ATM包括了局域网和广域网连接，广播的消息将不知道到哪儿停止。为了解决这些问题能使ATM用于局域网环境中，便开发了ATM模拟。

在局域网环境中将有两种类型的用户那些安装有ATM卡且直接工作在ATM网络中的用户和那些形成了已存在的以太网或令牌环网的通过路由器到ATM网上的用户。

如果有两个被ATM网络所连的以太网段，ATM被看作是广域链接，它能在每一终端经由一网桥链接起来。网桥在它们之间建立了点到点的连接。网桥着重形成ATM信元，数据来自以太网包，并且在另一终端处重组它们。在有两个以上被ATM网络所连的以太网段的情况下，同样原理：一特定的网桥将和其他特定的网桥建立点到点的连接来传送数据。

如果ATM用户想要与以太网用户通讯，那就变得复杂了。首先，ATM机器需要知道怎样分割以太网包成信元。其次，需要由某种机制将以太网地址翻译成能被ATM网络所理解的形式。第三，需要有某种形式的双向广播的能力，因为更高层的协议希望在低层有一类以太网的网络。

为了解决这些问题，以下步骤将被采用：

  • 在ATM机上运行LAN模拟客户端软件以处理分割和重组以太网包。
  • 在ATM机上的高层网络协议假定它们是在一以太网之上的，尽管直接访问ATM是可以的。
  • 以下服务将被执行：

LAN模拟服务器(LES)：此服务处理虚拟信道以及在以太网地址和ATM地址之间解释的建立。

LAN模拟设置服务器(LECS)：这项服务提供设置信息，如在哪儿找到LAN模拟服务器。

广播和无名服务器(BUS)：此服务提供广播模拟。不管是来自以太网和ATM网之间的网桥还是来自内部ATM机的广播包，都将被送至这个服务器。BUS而后将通过简单的初始化一连接和拷贝包来重发广播包至所有的LAN模拟节点。BUS也能处理组播（用一有限的接收者子集来广播发送包）和作为任何ATM地址还没有确定的包的接收者。

总结

ATM已经发展成为能够便利所有类型的或远或近的高速通讯。它旨在建立一简单的能够连接局域和广域网的网络。开放系统互连参考模型的开发是为了能够使子网互连工作。它包含七个层次，从物理连接器到网络应用软件。每一层都完成一不同的任务并且对其上层提供服务。ATM是位于第二层数据链路层。

ATM使用电路交换技术来在终端之间发送小的、53字节的信元。信元并不包含完整的地址，因为信元在发送之前路由被预先设置，虚拟路径也被建立。每一信元包含5字节的信头信息，包括一虚拟路径和虚拟信道标识以及48字节的用户数据或其他控制数据。

当路由建立是服务质量也同时被确认，因此终端用户知道连接所能够提供的服务。当有声音、食品、数据等的混合体在同一网络上时，服务质量就显得很重要了，因为每一通讯类型要求网络一不同方式传输。服务质量定义了如峰值信元率、可维持信元率和最小位率的参数。服务质量是由ATM适配层所建立的(AAL)。

ATM交换必须能够处理非常快的ATM位率。交换从进来的信元读如虚拟路径和虚拟信道表示，并根据预先决定的路由把它们连到交换的正确的输出口。交换的类型包括交叉交换、底板型和Banyan交换。PNNI协议被用来建立、维持和删除连接。为了能够使ATM与一已存在的LAN结构结合起来，有一LAN模拟模型能使网络的ATM部分处理LAN类型的包和广播包。

未来需要更好、更快、更可靠的通讯。目前的网络不能处理日益增长的通讯量。对于服务提供上来说，提供可靠的网络连接和服务质量将变得非常重要。ATM能够提高网络性能，也能保证网络终端用户的服务。尽管还没有被普遍使用，ATM仍是下一代网络的具有潜力的解决方案。