ATM网络的特性?与帧中继网络的区别在哪
一、ATM的基本概念
同步和异步
为了更好地了解ATM，有必要先对时分复用（TDM）和同步传输（STM） 作一简单的回顾。TDM即是在一条通信线路上按一定的周期（如125ns）将时间分成 称为帧的时间块，而在每一帧中又分成若干时隙，每个时隙可携带相应的用户信息。 当某一用户通过呼叫建立起通信后，在此期间，其信号将固定地占用各帧中的某一 时隙，直至通信结束，如图1所示。
而对于同步传输，其交换是在固定时隙之间进行的。例如，在图1中，输入帧 占用第2时隙的某一信号，若在输出帧中占用的是第4时隙，则这种对应关系是固定 不变的，直至相应的通信过程结束，如图2所示。
在这种固定时隙的传输及交...全部
一、ATM的基本概念
同步和异步
为了更好地了解ATM，有必要先对时分复用（TDM）和同步传输（STM） 作一简单的回顾。TDM即是在一条通信线路上按一定的周期（如125ns）将时间分成 称为帧的时间块，而在每一帧中又分成若干时隙，每个时隙可携带相应的用户信息。
当某一用户通过呼叫建立起通信后，在此期间，其信号将固定地占用各帧中的某一 时隙，直至通信结束，如图1所示。
而对于同步传输，其交换是在固定时隙之间进行的。例如，在图1中，输入帧 占用第2时隙的某一信号，若在输出帧中占用的是第4时隙，则这种对应关系是固定 不变的，直至相应的通信过程结束，如图2所示。
在这种固定时隙的传输及交换模式中，若在通信过程中的某一时刻，用户无数 据传递，但其固定占用的时隙仍属其所有，尽管此刻处于空闲状态；相反，若其有 大量突发性数据要求传送，尽管这有可能造成信号的延时甚至是信元的丢失，也仍 只能借助于固定的时隙来传输和交换。
相比之下，在异步传输模式（ATM）中，其信元传输所占用的时隙并不固定,这 也是所谓的统计时分复用。另外，在一帧中占用的时隙数也不固定,可以有1至多个 时隙，完全根据当时用户通信的情况而定。
而且各时隙之间并不要求连续，纯粹是 “见缝插针”。在交换时，也是类似的。这个过程如图3所示。
由于在ATM中具有动态分配带宽的特点，可以充分地利用带宽资源,并且能很好 地满足传输突发性数据的要求，而不致出现在ATM中的延时或信元丢失的情况。
以上仅仅是通过与ATM的对比，大致介绍了一下ATM的基本概念。
ATM的信元格式
在分组交换体制中，数据往往是被分成一个个的数据分组。而在ATM中,所用的 数据分组究竟应该是固定长度还是可变长度，其长度究竟以多长为好了对这些问题， CCITT的研究组在作了深入的研究和协商后，将ATM的数据分组取为固定长度，并将 其称为ATM信元。
另外,信元的长度也确定为53个字节。采用不长的字节数有助于提 高ATM信元的处理速度，因为，传输这样一个信元，在155Mb／s的系统中仅需2。8us。 从交换的实现来看，采用固定长的信元便于采用硬件来实现。
ATM的信元格式如图4 所示。
在图4中，信头由5个字节的内容组成，主要用来标明在异步时分复用上属于同 一虚拟通路的信元，并完成适当的选路功能。具体来说，信头中包括这样一些内容， 即：一般流量控制(GFC)；虚拟通道标识（VPI）；虚拟通路标识（VCI）;净荷类型 标识（PTI）；信元丢失优先等级（CLP）；信头差错控制（HEC)。
剩余的48字节的 信息段则是净荷的数据。
图4
网络设备通过检查信元头来决定如何处理这个信元及将此信元送往何处。 网络设备不检查信元载体，它只被看作是384bit的一个单位（48 字节）。
因此载体是由数据,语音或是视频bit中的哪一种组成无关重要,bit 就是bit。 因此可在单一的网络上同时支持所有数据的传输，这是ATM的 突出优点。另一方面，由于信元长度小， 网络传输和交换速率快，所以ATM 可以很好地实现语音、活动图像等对时延敏感的业务。
二、ATM规程
与帧中继和x。25一样，ATM也是面向连接的。ATM的规程分为三层：下面是物理层， 中间是ATM层，上面是ATM适配层。物理层规定了ATM数据流和物理介质之间的接口，其 中包括两个子层：物理介质相关子层和传输会聚子层。
物理介质相关子层规定了ATM数 据流通过给定介质传输的速率。 会聚子层规定了通过物理介质相关子层传输的信元的 规程。ATM层是ATM技术的核心，虽然有多个ATM适配层和多个物理层可供选择，但是描 述信头的结构和控制信元的交换是固定的，不因分层的不同而有所区别。
ATM层负责信 元的选路、复用、和反复用。
ATM规程的最高层是ATM适配层（AAL)。它将高层来的用户业务转换成ATM中净荷的 格式和长度,到目的站后将它再转换成原来的用户业务。
该层包括五个子层(AAL1-AAL5)， 不同的ATM适配子层与ATM所支持的不同业务相一致。AAL1支持固定比特率（CBR）业务， 如数字化的声音和图象信号，用于对信元延迟和丢失都敏感的应用；AAL2支持对时间敏 感的可变比特率（VBR）业务；AAL3/4支持面向连接的突发性业务，和数据业务;AAL5支 持突发的LAN数据业务。
AAL层还可以将面向连接的ATM与面向无连接的数据综合在一起， 使ATM用户能进行广播和一点对多点通信。
三、ATM的传输控制
监视和管理信元在网络中的传输叫作传输控制。它做得好坏至关重要，特别是对时延 敏感的视频数据。
不同类型的通信需要不同水平的服务。一个ATM网对不同通信类型提 供不同的QOS(服务质量）水平。
1．ATM通信类型
我们可以按ATM网的三个特性：带宽、等待时间和信元延迟变化来对通信类型分 类。
带宽是为支持某一连接的网络容量大小。等待时间是与连接有关的延迟量。若需要低 的等待时间意味着信元需要快速从网络中的一点传到另一点。信元延迟变化是每一相关信 元组所经历的延迟范围。低的信元延迟变化意味着一组信元必须以相互间相隔不太远的方 式通过网络。
ATM网有三种通信类型:CRB（Constant bit rate恒定位速率）、VRB(Variable bit rate变化位速率）和ARB（Available bit rate可用位速率）。
CRB通信包括声音和视频。 为完成这种通信，ATM提供一个恒定的带宽、低等待时间和低信元延迟变化。VRB通信除 了需求不同带宽以外与CRB相似。ABR通信不需要确定带宽或延迟参数并被许多数据应用 所接受。
2．ATM连接
通过发出一个导致与ATM网协商的连接请求，ATM的一端请求ATM网络与另外一端 相连接。这一过程称为连接建立程序。 必须协商的多数可由 ATM Forum UNI 3。
0指定， 包括通信类型、恒定和峰值带宽,信号序列长度及QOS级别。这一过程保证ATM网与端点建 立一个“条约”。网络承诺递交一个QOS， ATM端点承诺不送出比连接过程中所要求的更 多的通信量。
当阻塞发生时,传输控制提供机制使网络恢复状态。ATM网使用三种传输控制技术:传 输管制、传输整形和阻塞控制：
(1)传输管制(Traffic Policing)
ATM网为确保每一连接中的通信不超出协商的参数，ATM开关使用一个“漏水桶” 算法来管理通信。
想象在木水桶的底部有一个孔,水以固定速率（协商速率）从桶内（缓 冲区）流出。当信息流超过协商速率和缓冲区溢出时，需要进行传输管制。每一个ATM信 元头有一个CLP(Cell Loss Priority)位，即信元丢失属性位，用来指示信元是否与合同 相一致。
举个例子，如果信元与合同不一致,意味着可能有比合同允许的更多的信元,ATM 开关置CLP位为1。这个信元只有在有足够网络容量时，才能通过网络被传输，如果没有 足够的带宽可获得，CLP位不一致的信元被丢掉，这时需要重新传输这些信元。
CBR通信 需要一个单一“漏桶”，因为在它的网络协议中使用的是固定速率多数。VBR通信使用双 “漏桶”，一方面在一些分立的时间间隔监视固定速率，另一方面在连 接期间监视最大 （峰值）带宽。如果任何一个值超过协议参数，ATM开关通过控制CLP位管理VBR通信。
(2)传输整形（Traffic Shaping）
与传输管制相似,传输整形是在用户——网络界面上完成的。使用双“漏桶”算法控 制通信使流量速率遵守协议规定。完成传输整形的装置是典型的用在PC机或工作站、桥、 路由器和DSUs（数字服务单元）中的ATM网络适配器。
(3)阻塞控制
阻塞会发生在任何网络中，当一个用户送出的数据大于网络在可获得带宽内传输量， 就发生阻塞。当更多用户向同一网络输送数据时，对任一用户可获得的带宽也随着时间 而改变。大多数网络不能告诉使用者在任一给定的瞬间可获得多少带宽。
其结果使用者 没有任何依据来控制所送数据的量。当送出的数据大于网络所能处理的数据时，网络缓 冲区填满并溢出，数据必须重新传输,这将进一步增加通信量更加使得网络拥挤。ATM网 络执行阻塞控制以使ABR通信能够有效地使用带宽。
有效的阻塞控制可减少由于阻塞 重新传输数据的需要。
ATM扩大了网络能力以支持各种各样的应用和帮助网络管理者。使用ATM技术作为基 础，确保一个与广域网（WAN）的可接受界面，满足LAN中高宽带业务需求。
传输管理设 计保证用户得到他们所需要的服务质量。
Frame Relay 帧中继 帧中继是一种用于连接计算机系统的面向分组的通信方法。它主要用在公共或专用网上的局域网互联以及广域网连接。大多数公共电信局都提供帧中继服务，把它作为建立高性能的虚拟广域连接的一种途径。
帧中继是进入带宽范围从56Kbps到1．544Mbps的广域分组交换网的用户接口。帧中继是从综合业务数字网中发展起来的，并在1984年推荐为国际电话电报咨询委员会（CCITT）的一项标准，另外，由美国国家标准协会授权的美国TIS标准委员会也对帧中继做了一些初步工作。
大多数主要的电信公司象AT＆T，MCI，US Sprint，和地方贝尔运营公司都提供了帧中继服务。与帧中继网相连，需要一个路由器和一条从用户场地到交换局帧中继入口的线路。这种线路一般是象T1那样的租用数字线路，但取决于通信量而定。
图F－10描述了两种可能的广域连接方法，如下面所述：
□专用网方法 在这种方法中，每个场点将需要三条专用（租用）线路和相联的路由器，以便与其它每一个场点相连，这样总共需要6条专线和12个路由器。
□帧中继方法 在这种公共网方法中，每个场点仅需要一条专用（租用）线路和相联的路由器直至帧中继网。这时，在其它网间的交换是在帧中继网内处理的。来自多个用户的分组被多路复用到一条连到帧中继网上的线路，通过帧中继网它们被送到一个或多个目的站。
永久虚电路（PVC）是通过帧中继网连接两个端节点的预先确定的通路。帧中继服务的提供者根据客户的要求，在两个指定的节点间分配PVC。这些信道保持连续不间断地运行，并且保证提供一种客户洽商好了的指定级别的服务。
交换式虚电路在1993年后期被加到帧中继标准：这样，帧中继就成为了真正的“快速分组”交换网。
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