一、ATM是什么?
初看到ATM三个字,很可能脑海浮现数钞票的自动柜员机,然而这里所谈的ATM将是未来的通讯骨干技术,它以异步传送模式(Asynchronous Transfer Mode;ATM)做为宽带整体服务数字网络(Broadband Integrated Service Digital Network; BISDN)在传输及交换技术之主轴,因此早一步了解它的通讯原理及应用,对您的公司及个人均有益处。
BISDN所提供的服务目标是将声音(Voice)、影像(Video)、数据(Data)整合在同一网络上ATM 的细胞(Cell)是由53字节(Bytes)组成,其中前5个字节称为细胞标头(Cell header),后48个byte称为(pay load) 酬载,用来载送声音、影像数据。ATM采用固定长度的细胞(Cell),可加速ATM交换器(ATM Switch)处理的速度,不像Frame Relay及Ethernet采用非固定的封包长度,ATM交换器(Switch)必须先辨认封包的长度,就网络的效能来说,固定长度的细包(Cell)很容易预测,可变长度的讯框(frame)则不易预测。就传输延迟来说,固定长度的细胞进入ATM Switch 中缓冲器所需的时间比可变长度的讯框(frame)短,硬件组件也容易达成加快处理速度的效果。
所以新一代的传输网络采用细胞交换(Cell Switch) 的技术是不可避免的趋势。
二、ATM Forum
ATM Forum 是由一群用户、 服务提供商、厂商组成,但并非一营利组织,其主要任务是加速现有的ITU标准下的设备可以互通及发展。 ATM Forum 开始于 1991年由 4家公司, 包括 Nortel(北电网络)、Sprint、Sun MicroSystem 及 DEC 所组成,目标是加速ATM标准之进行。(注)
三、ATM 网络的特性
1.可以提供各种不同速率连接进入网络
ATM Forum 已公布的物理层有关的连接速率或接口包括DS3、SONET/SDH。亦可采用IMA的方式将多条T1 or E1 透过 IMUX 接 ATM 网络。
2.ATM服务传送能力
ATM服务传送能力,可分为四个不同的类别(即class A、 class B、 class C、class D):
Class A:典型应用是电路模块服务(Circuit Emulation Service;CES),采用固定的比特率(Constant bit Rate;CBR),送收端的时序必须保持,连接模式为连接导向方式,使用AAL1通信协议。
ClassB:典型应用是影像、声音如视频会议,采用VBR (Variable bit Rate) 可变的比特率,时序及连接模式同Class A,使用 ALL2 通信协议。
ClassC&D:提供数据之传送,时序采用突发性(Bursty),数据速率是变动的(Variable)。Class C是采用连接导向(Connection oriented),Class D是采用非连接导向(Connection-less), 使用 AAL3/4或AAL5通信协议。
3.采用VCC及VPC的连接方式
VP(Virtual path)虚拟路径是由多个VC(Virtual channel) 虚通道组成,而传输路径(transmission pass)是由很多个VP所组成,不同的VP定义不同的VPI (Virtual Path Identifier), 不同VC亦有不同的VCI (Virtual Channel Identifier),换言之,细胞路径的选择由VPI及VCI地址值决定。
(图一)及(图二)可清楚描述出传输路径、VP、VC三者之间的关系,ATM利用VP与VC来达到交换与传输数据的目的。
4.ATM采用连接导向(connection-oriented)之协议
ATM网络的通信端在传送数据前必须先建立虚拟连接(Virtual Connection),ATM的信号协议就是端点依其需要在ATM网络中建立VC的方式,可分为UNI及NNI两种,此动作正如你打电话拿起话筒开始拨号,拨完号码交换机会依路径选择建立连接,被叫者拿起话筒开始应答,表示路径已建立起来,双方开始交谈,其中一人挂上电话就结束此连接。
ATM的信号信道分成联合式信号方式(associated signaling) 和非联合式信号方式(non-associated) 两种类。 联合式信号方式针对-VPC(Virtual path connection) 内的所有 VC 做选取及控制,以使特定的VC能交换;非联合信号方式对所有VPC内的VC加以控制,UNI及NNI均采用非联合式的信号方式。这些接口上的信号虚通道(Signaling Virtual channel;SVC) 的识别值为 VPCI=0及VCI=5, 此为专线式 的点对点 ATM 层连接。客户端者透过VP交换器与网络连接,由于交换器不透过信号方式所控制,因此客户端与网络端各必须有一 VPCI/VPI 值对应关系。换句话说,客户端与网络端之间或网络与网络之间,含有VP交换器,则VPCI的观念必须引入。若不考虑VP交换,则VPCI值就是VPI值,因此信号虚通道(Signaling Virtual Channel) 的识别值 VPCI=0 及VC=5就 是VPI=0及VCI=5。
四、ATM 在 LAN 及 WAN 上的运用:
1.ATM LAN
在传统的局域网络内采用Ethernet Token Ring、FDDI 等方式传送数据,跨越不同区段(Segment),则用路由器 (Router) 来串联不同的局域网络,形成由路由器组成的骨干网络。由于路由器处理数据的方式采用packet-by-packet 循址的方式, 它需检查每一封包的目的地址,而决定此封包的下一个(next-hop) 路径,受到路由器 CPU 处理速度 的限制,使路由器成为网络的瓶颈(Bottle neck )。新一代的ATM LAN,采ATM交换器做骨干(Backbone),加速封包的处理速度,同时 ATM 交换器具备高带宽特性,亦使用网络管理者将影像、声音、数据、数据同时整合到同一个平台(Platform)上。因为传统局域网络(Legacy LAN) 上采用的通讯协议是 TCP/IP,欲将路由器连接到 ATM 骨干网络,路由器需具备LAN Emulation 的功能,才能将 TCP/IP 封包的格式转换成ATM的细胞格式;如欲降低封包格式转换所造成的overhead,则可以考虑采用ATM LAN Adapter (ATM网卡)安装于主要的工作站及服务器上直接连接到ATM交换机,形成一个完全的ATM局域网络。请参考(图三)及(图四)。