宽带网络课程设计
ATM网络技术分析
电信08-2班 王英丽 学号：0806110220
[摘要]：网络技术的飞速发展，网络服务的丰富和普及，使得社会生产、生活的各个
方面日益依赖于网络，ATM网络技术起着举足轻重的作用。以灵活的网络接入方式有效地利用带宽并支持未来各种新业务需求。本文先简单介绍ATM基本概念，信元结构及原理，特点及存在的问题，发展前景等来详细论述的。
[Summary]: the rapid development of network technology, rich and universal access of
network services, social production, all aspects of life increasingly rely on the network, ATM networking technology plays a pivotal role. Efficient use of bandwidth network access in a flexible manner and support the future of the new business requirements. This article briefly describes ATM basic concepts, cell structure and principle, characteristics and problems of development prospects to elaborate.
[关键词]：ATM网络 基本概念 发展前景 论述
[Keywords]:ATM network basic concept development discussion
一、ATM基本概念
ATM信元是固定长度的分组，信头主要完成寻址的功能；信息段用来装载来自不同用户，不同业务的信息。话音，数据，图象等所有的数字信息都要经过切割，封装成统一格式的信元在网中传递，并在接收端恢复成所需格式。由于ATM技术简化了交换过程，去除了不必要的数据校验，采用易于处理的固定信元格式，所以ATM交换速率大大高于传统的数据网。另外，对于如此高速的数据网，ATM网络采用了一些有效的业务流量监控机制，对网上用户数据进行实时监控，把网络拥塞发生的可能性降到最小。对不同业务赋予不同的\特权\，如语音的实时性特权最高，一般数据文件传输的正确性特权最高，网络对不同业务分配不同的网络资源，这样不同的业务在网络中才能做到\和平共处\。 ATM是一种异步转移模式。异步是指ATM统计复用的性质。转移模式是指网络中所
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采用的复用、交换、传输技术，即信息从一地转移到另一地所用的传递方式。在这种转移模式中，信息被组织成信元（cell），来自某用户信息的各个信元不需要周期性地出现。因此，ATM就是一种在网络中以信元为单位进行统计复用和交换、传输的技术。为了简化网络的控制，ATM将差错控制和流量控制交给终端去做，不需逐段链路的差错控制和流量控制。因此，ATM结合了电路交换和分组交换的优点，即ATM兼顾了分组交换方式统计复用、灵活高效和电路交换方式传输时延小、实时性好的优点。能在单一的主体网络中携带多种信息媒体，承载多种通信业务。
二、ATM的信元结构及原理
ITU对ATM的定义是：ATM是一种异步转移模式。异步是指ATM统计复用的性质。
转移模式是指网络中所采用的复用、交换、传输技术，即信息从一地转移到另一地所用的传递方式。在这种转移模式中，信息被组织成信元（cell），来自某用户信息的各个信元不需要周期性地出现。因此，ATM就是一种在网络中以信元为单位进行统计复用和交换、传输的技术。
ATM采用异步时分复方式，将来自不同信息源的信元汇集到一起，在缓冲器内排队，队列中的信元根据到达的先后按优先等级逐个输出到传输线路上，形成首尾相接的信元流。具有同样标志的信元在传输线上并不对应着某个固定的时隙，也不是按周期出现的。异步时分复用使ATM具有很大的灵活性，任何业务都按实际信息量来占用资源，使网络资源得到最大限度的利用。此外，不论业务源的性质有多么不同（如速率高低、突发性大小、质量和实时性要求如何），网络都按同样的模式来处理，真正做到完全的业务综合。为了提高处理速度、保证质量、降低时延和信元丢失率，ATM以面向连接的方式工作。通信开始时先建立虚电路，并将虚电路标志写入信头，网络根据虚电路标志将信元送往目的地。虚电路是可以拆除释放的。在ATM网络的节点上完成的只是虚电路的交换。为了简化网络的控制，ATM将差错控制和流量控制交给终端去做，不需逐段链路的差错控制和流量控制。因此，ATM结合了电路交换和分组交换的优点，即ATM兼顾了分组交换方式统计复用、灵活高效和电路交换方式传输时延小、实时性好的优点。能在单一的主体网络中携带多种信息媒体，承载多种通信业务，并且能够保证QoS。ATM交换分为VP交换和VC交换两种。VP交换指在交换的过程中只改变VPI的值，透传VCI的值，而VC交换过程中VPI、VCI都改变。
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三、ATM的特点及存在的问题
1.ATM技术的特点：（1）ATM作为电信网的一种新技术，不仅适用于高速信息传送和对服务质量（ＱｏＳ）的支持，还具备了综合多种业务的能力，以及动态带宽分配与连接管理能力和对已有技术的兼容性。(2) ATM的综合能力ＡＴＭ以信元的方式传送信息，与业务的特性、比特率无关，只要将各类业务的信息在入网时转化为统一格式的信元，就可以在网络中进行传输与交换，因此，高灵活性使之具有各种综合能力。(3)灵活的动态带宽分配与连接管理能力。(4) ATM对已有技术的兼容性ATM作为一项独立的技术充分考虑了与已有技术的融合。
2.存在问题：目前，ATM技术已经进入了实用化阶段，商用化ATM产品大量出现，很多国家已建设了ATM骨干网络，并提供多种高速、实时业务。ATM的应用同时也进入到局域网、无线网络和卫星网络等领域。但是，以ATM为基础的B-ISDN的建设还处于初级阶段，各国的B-ISDN发展也不平衡。除政策原因外，还存在技术原因：（1）ATM技术还无法经济地支持话音等低速率业务。人们期望ATM技术能够同时支持话音和数据业务，但不够灵活的适配方式以及由ATM网引入的相对较大的时延使得ATM对话音业务的支持不能令人满意；（2）尽管ATM技术的标准已经基本齐备，但部分技术内容仍不完善，限制了ATM网络作为整个主干网络为用户提供端到端可保证QoS和灵活业务的能力，特别是在网络管理、业务量控制及对无连接数据业务的支持等方面还需做大量工作；（3）ATM的统计复用特性使业务量特性变化繁多，基于业务量统计特性的控制也就变得愈发复杂，因此ATM的流量和拥塞控制仍然存在很多问题；（4）网络技术的发展使ATM技术受到了来自其它技术的竞争，如千兆比以太网的出现使ATM技术更难在局域网范围内得到采用。目前还没有针对于ATM的“致命应用”。
针对这些问题，致力于ATM的研究者们已经开展了很多工作，也提出了一些解决方案。这些努力包括：简化信令和网络控制；提出新的ATM适配方式；将ATM技术与IP、智能网（IN）、网管相结合，以灵活提供各种业务。这些研究成果不仅拓宽了ATM技术在宽带通信及互联网中的应用，也使该技术能够在窄带业务（帧中继、PSTN/N-ISDN等）领域发挥优势。
四、ATM的发展及应用
1.ATM支持话音技术的研究：在电信网中，从用户数的角度考虑，传统的电话用户仍
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将占主导地位，因此，ATM必须考虑如何支持话音的问题。ITU-T在1997年9月年通过了支持话音业务和短分组业务适配的第二类ATM适配层协议AAL2 I.363.2建议在1999年2月通过了面向话音业务的建议I.366.2用于中继的AAL2业务特定会聚子层ＳＳＣＳ，并于1997年12月通过了支持AAL2交换的信令协议建议Q.2630.1（AAL2信令协议-能力集１），基本完成了ATM支持话音业务的标准化工作。采用AAL2协议来支持话音业务不论是效率方面，还是时延性能方面，都要优于IP电话。AAL2技术的应用主要有以下几个方面：(1)以低时延的性能支持话音和其他实时业务传送，用于PSTN或其它网络的中继传输；(2)用于第三代移动通信系统（IMT-2000），在BS和MSC之间以AAL2协议支持低速话音和数据信息的传送；(3)用AAL2交换机代替ATM交换机（ATM层仅提供PVC交叉连接功能），提供端到端的ATM话音和数据业务。
2.简化ATM技术的研究：ATM技术的缺点之一就是网络的复杂性，为了推动ATM技术的应用，就必须对ATM技术进行简化和优化，以达到简化网络，降低网络成本的目的。目前,I-TUT和ATM论坛正在进行这方面的工作，例如目前I-TUT正在制定的ＡＴＭ轻型信令标准就是为了简化原有复杂的信令标准，以降低网络的复杂性。另外，在流量控制、网络管理等方面也都有需要进行相应的研究工作。技术的缺点之一就是网络的复杂性，为了推动ATM技术的应用，就必须对ATM技术进行简化和优化，以达到简化网络，降低网络成本的目的。目前，I-TUT和ATM论坛正在进行这方面的工作，例如目前I-TUT正在制定的ATM轻型信令标准就是为了简化原有复杂的信令标准，以降低网络的复杂性。另外，在流量控制、网络管理等方面也都有需要进行相应的研究工作。
3.ATM与IP技术的结合：以IP为基础的Internet的发展出乎许多人的预料，短短几年内已迅速席卷了全球，对传统的电信运营形成了巨大的冲击，同时引发了一场关于未来信息高速公路是以B-ISDN为基础还是以Internet为基础的争论。计算机业界一致看好Internet。但无论如何，Internet原本是为了把已存在的众多局域网络连接成一个统一的网络。随着网络的覆盖范围不断扩大、网络的业务类型不断增加以及网络用户的增长，Internet中必然会出现网络拥塞、带宽资源紧张和用户质量下降等问题，因此Internet网络终究要实现宽带化。Internet要使用公共通信网资源，仅仅依靠IP协议并不能解决传输宽带化的问题，还要解决怎样利用新的传输设备来提供高带宽。
ATM技术的出现为Internet所面临的问题提供了解决方案。IP技术只有与ATM技术相结合才可能在Internet上提供大范围的宽带业务。目前，电信和Internet业界都已认定未
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