ATM网络技术分析

ATM网络技术分析
ATM是一种快速分组交换技术，它为宽带综合业务数字信号提供一种传输、复用和交换的方式。

本文介绍了ATM网络交换机功能的实现原理，分析了ATM 交换方式的优缺点，并对展望ATM技术的发展。

标签：ATM；交换机；路由；兼容性
一、前言
在通信网中，ATM为宽带综合业务数字信号提供一种传输、复用和交换的方式。

ATM网络技术吸收了传统网络技术的优点，并避开不足而成为对LAN（局域网）和WAN（广域网）等都很有价值的技术；ATM技术与其他网络技术的结合能实现高速、宽带、连续的综合业务服务，将成为信息高速公路的主干。

二、ATM概述
ATM是一项数据传输技术，是以信元为基础的一种分组交换和复用技术。

它适用于局域网和广域网，它具有高速数据传输率和支持许多种业务类型，如声音、数据、传真、实时视频、CD质量音频和图像的通信。

ATM采用信元中继技术，数据分组大小固定。

你可将信元想象成一种运输设备，能够把数据块从一个设备经过ATM交换设备传送到另一个设备。

所有信元具有同样的大小，不像帧中继及局域网系统数据分组大小不定。

使用相同大小的信元可以提供一种方法，预计和保证应用所需要的带宽。

三、ATM网络交换机功能的实现
交换设备是ATM的重要组成部分，它能用作组织内的Hub，快速将数据分组从一个节点传送到另一个节点；或者用作广域通信设备，在远程LAN之间快速传送ATM信元。

以太网、光纤分布式数据接口（FDDI）、令牌环网等传统LAN 采用共享介质，任一时刻只有一个节点能够进行传送，而ATM提供任意节点间的连接，节点能够同时进行传送。

来自不同节点的信息经多路复用成为一条信元流。

在该系统中，ATM交换器可以由公共服务的提供者所拥有或者是组织内部网的一部分。

（一）工作原理
中心控制单元由CPU模块、通信处理模块和路由及业务管理模块组成。

正常工作状态下，CPU模块只是控制是否允许某项通信协议的接收、发送，并不直接参与具体通信协议的处理。

具体通信协议的处理、协议数据的接收、发送都是由通信处理模块独立完成的。

CPU模块对通信处理模块的控制是通过一个命令寄存器进行的，它们之间
的数据交换是通过双端口RAM进行的；通信处理模块中的ATM业务模块即SAR 模块的信息通过路由及业务管理模块后到达交换矩阵进行交换，通信处理模块提供ATM侧的收发复用的8bit宽的Utopia接口，而路由及业务管理模块提供ATM 侧的16bit宽的Utopia接口，两者不能直接相连，两个模块之间需要进行Utopia 接口转换，转换电路采用CPLD实现；路由及业务管理模块作为CPU的一个外部设备，与CPU模块之间通过CPU模块之间通过CPU的外部数据总线、地址总线及控制总线相连，由于路由及业务管理模块的CPU模块提供分开的外部数据总线和地址总线，两模块之间需要进行总线接口转换，转换电路采用EPLD实现。

（二）ATM路由的功能概述
ATM路由及业务管理模块作为一种先进的通信器件，它能够支持非常强大、高性能的ATM交换系统。

RTM丰富的性能可为系统设计提供灵活的网络业务。

与ATM交换矩阵单元（SE）组成的交换矩阵组合应用，能够构建622Mbps到160Gbps的交换容量，该模块能提供622MbpsUTOPIA访问。

该模块单独也能构建一个622Mbps交换。

RTM利用每个VC接收队列，64个接收业务类，31个虚输出能够进行灵活得多优先级的排序运算。

该排序器能被用来作为CBR，VBR，UBR的虚通道连接的QoS的计算。

（三）ATM信元
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，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。

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。

四、ATM交换方式的优缺点
ATM的主要优点是高带宽、有保证的服务质量和可扩展的、能提供所有速度与应用的拓扑结构，服务质量标准确保了一个应用所要求的带宽在该应用的信息请求期间都可供使用；ATM协议简单，并可通过硬件来实现，因此协议处理速度快、网络时延很小；ATM采用固定的53字节长度信元，使得信元的传输不受数据类型的影响，因此适于多媒体数据的传输；另外，ATM采用统计复用方式，具有动态分配带宽的能力。

ATM的主要缺点是与现行的共享型和基于包交换的各种局域网的兼容性差。

当前，集成到局域网和城域网的ATM系统，不得不采用局域网仿真（LANE）服务器（LES）来解决；其过度的带宽开销也会使网络运行效率大打折扣；如果用户是在原有网络基础上改造的话，ATM网络也无法保障用户对网络的已有投资。

如现有网络操作系统，特别是协议，为了支持ATM都要做很大的修改。

五、结语
ATM作为一种成熟的交换技术和当今通信技术的主流已是不容置疑的。

ATM最早是作为新一代的电信技术基础而提出来的。

是一项优秀的传输、交换、复用、交叉连接技术，ATM技术是IP技术可持续发展的保障。

ATM技术不是过时了，而是以一种更务实的姿态进入实用中，对ATM技术的理解也应在思想上更新。

参考文献
[1]丁正铨.ATM网络基本原理[J].计算机应用，1997（4）.。