ATM與IP結合技術應用研究

【摘要】本文介紹了IP技術與ATM技術的基本概念和主要特點，對這兩種技術進行了比較，討論了兩種技術的發展趨

勢——ATM與IP結合技術及應用。

【關鍵詞】ATM；信元；IPOA；MPLS

一、引言

IP依靠網絡可用、盡力而為、以端為中心的特點，以及IP技術與以太網技術的無縫結合，已成為Internet的成熟技術。ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）是一種高速、高效、控制靈活的綜合業務信息傳遞模式。ATM以其網絡可靠、可管理、以路為中心的特點，符合網絡數字化、寬帶化、分組化的發展趨勢。ATM技術所具有的端到端QoS保證、完善的流量控制和擁塞控制、靈活的動態帶寬分配與管理、支持多業務等方面的優勢，目前是IP技術所不及的。目前IP技術的優勢在于提供統一的數據應用平臺，而ATM技術的優勢在于提供統一的網絡平臺。

二、ATM與IP技術簡介

1．ATM技術的特點。ATM是20世紀80年代后期由I

TU-T針對電信網支持寬帶多媒體業務而提出的，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”。現代通信網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務。ATM技術的主要特點如下：

（1）采用固定長度的信元。ATM采用固定長度的數據包作為傳輸的基本單位，為了有別于分組交換網中的分組，稱之為信元。每個信元的長度為53個字節，其中前面5個字節為信頭，裝配有地址、丟失優先級、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個字節是話音、數據、圖像等要在線路上傳送的信息。（2）對服務質量（QoS）的支持。ATM簡化了網絡功能，ATM交換節點不參與任何數據鏈路層功能，將差錯控制與流量控制工作都交給主機去做，而且協議簡單，簡化了網絡節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，減少了信元在節點緩沖區中的排隊時延和時延抖動，特別適合在核心網中傳送信息。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網絡同時傳送多個用戶數據時，不會降低每個用戶傳輸的速度，也不會降低網絡的整體速度。（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將路由選擇和數據轉發分開，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。（4）異步時分復用。時分復用技術是在一條傳輸介質上按時間片分時傳送多路信息的多路復用技術。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，因而ATM不是通過時隙在幀內的位置來區分不同的子信道，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，它可以根據用戶的需要分配網絡資源。所以，ATM既能支持恒定速率的連續性業務，又能支持突發性業務，可以同時支持低速、高速、變速和實時性業務。

2．IP技術的特點。IP技術是互聯網的核心，是一種端到端的無連接通信技術，其特點是“盡力傳送”。通過IP數據報和

IP地址屏蔽網絡低層的差異，實現了“IP over everything”的目標。IP技術成功的關鍵是其層次結構的包容性與開放性，以及簡單、實用、有效的原則。TCP/IP協議已成為全世界主導的網絡互聯協議，其中IP協議的主要功能包括無連接數據報傳送，數據報尋徑和差錯控制三部分，因此IP具有以下幾個特點：（1）IP協議可實現相鄰節點間點到點的通信。（2）IP可提供無連接數據報傳輸機制。（3）IP網絡著眼于高傳輸效率，采用的協議簡單，無QoS保證。（4）IP協議便于互聯異構型網絡。

三、ATM與IP技術的結合

ATM與IP各有優勢，如果二者結合起來，取長補短，利用ATM網絡為IP用戶提供高速直達數據鏈路，既可使ATM網絡運營部門充分利用ATM網絡資源，發展ATM網絡上的IP用戶業務，又可解決Internet網絡發展中遇到的瓶頸問題，使二者的潛力充分發揮出來。目前，ATM與IP結合技術主要分為兩大類：重疊技術和集成技術。重疊技術方面的典型技術有：LANE（局域網仿真）、IPOA（ATM上的傳統IP）、MPOA（ATM上的多協議傳輸）等，重疊技術傳送IP包的效率較低。集成技術方面的典型技術有：IP交換、多協議標簽交換（MPLS）等，集成技術的優點是傳送IP包的效率比較高；缺點是與標準的ATM技術融合較為困難。通過近年來對各種ATM與IP結合技術的研究，重疊技術更適用于專用網或規模小的網絡；而集成技術則更適用于規模大的公用網。下面簡單介紹兩種技術的典型代表。

1．IPOA技術。IPOA（IP over ATM）是在ATM－LAN上傳送IP數據包的一種技術。它規定了利用ATM網絡在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數據通信的規范。IPOA最大的優點就是其利用了ATM網絡的QoS，可以支持多媒體業務，它在網絡層上將局域網接入ATM網絡，既提高了網絡帶寬，也提升了網絡的性能；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，隨著網絡的增加，VC連接的數目會呈平方級數的增加，因此IPOA技術不適合于大網結構，一般用在企業網、校園網這樣的網絡中。作為一種過渡，IP over ATM技術仍具有很強的生命力。

2．MPLS技術。MPLS（Multi-Protocol Label Switching）即多協議標簽交換。這種技術的出發點是把路由器和ATM交換機融為一體，從而提高IP包的傳送速度，簡化網絡。MPLS將IP路由和ATM交換技術緊密結合，既實現了路由器的功能，又利用了ATM交換機構的高效硬件交換。MPLS技術可以提高路由器的轉發能力，從而提高整個IP網絡的性能，并且只需在用戶現有的路由器上進行軟件升級，即可以完全支持MPLS技術，從而可以保證用戶原有的投資。MPLS給ATM網絡據供了智能的IP應用服務。而IP over ATM的解決方案，將IP數據流和ATM數據流作同等處理，限制了實現端到瑞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技術各自的優勢，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是大型網絡可擴展性的最佳解決方案。

四、結語

將ATM與IP技術兩者結合起來，優勢互補，才能使二者的潛力充分發揮出來。

參 考 文 獻

[1]金惠文等．現代交換原理[M]．北京：電子工業出版社，2000

[2]邵子健，李秀林．基于分組交換的IP over ATM技術[J]．警察技術．2008（6）

[3]劉明偉．ATM與IP技術結合發展[J]．科技與生活．2009（1）

[4]劉曉莉，張旭．IPoverATM技術分析[J]．甘肅科技縱橫．2009（5）