156 学术性·实践性·理论性 科学教育幸 2∞8年 2月第2期 固亘
…………...............………....…….........…...................…..........................……..........................………............………..........
…………..............…………………...........…………………………………………………………………........................................
…………........................................………………………………………………………………………………...............................
……….…...........................................................................‘…………………………….............………………………..........
宽带广电网的异步转移模式的实现
范晨兴
〈安徽广电网络信息股份有限公司含山分公司 安徽合山 238100)
E摘要) ATM 是触时分交换和分组交换之后的将统计复用与时分交换融为-体的新-代信息转换方式，能实现人们长期追
求的业务综合与高速传递的目标. ATM 兼有电路交换和分组交换的特点，支持多协议，既支持传统的电信业务(帧中继，租用专
线) ，又支持 IP 新业务 s保证 QoS(服务质量) ，安全性好 s配置灵活 z链路可以用不同速率操作，伸缩性强，是较好的多业务承载平台.
E关键词】 异步转移模式，层次结构，控制技术
1 异步转移模式(ATM)
与 SDH(Synchronous Digital Hierarchy，同步数字体系)一
样 .ATM(Asynchronous Transfer Mode.异步转移模式〉也是基
础的网络宽带技术之一. ATM 是一种简化的面向连接的高速
分组交换，它采用信元(CELL)作为交换单位，信元实际上是一1
种固定长度的分组，所以也是一种分组交换，从面向连接这一要
求来看又具有某些电路交换的特征，但更重要的是要在操作规
则上作大量简化，才能实现高速处理.
ATM 是目前国际上统一的一种用于宽带网内传输、复用
和交换信元的技术，是为支持高质量的语音、图像、高速数据等
综合服务而设计的，它本身不属于网络结构，只是一种适用于宽
带网的传递模式，802. bDQDB(双队列双总线)建议与 ATM 是
各自独立开发的，但现在已用来作为达到 ATM 和 B-ISDN(宽
带综合业务数字网〉结合的引导.
2 ATM 的眉次结构
ATM 的层次结构分为物理媒介相关层(PMD)和物理层、 J
ATM 层及 ATM 适配层 (AAL) .在物理媒质上都使用高速的
同步数字体系(SDH)和无源光纤网 (PDH) .在 AAL 上作为一
种通信平台，可以开放语膏、视频、数据、信令等通信.
3 ATM 的特点
3. 1 面向连接模式.所谓面向连接，是在通信前先在收与
发终瑞间建立一条连接，在通信时，报文或信息不断地在该连接
上传送，因此在一次通信中有多个报文或信息时，从发端到收端
的路由固定.但在面向无连接中采用逐段转发的方式，即根据
报文或信息上的地址发给下一站，再由下一站根据地址是收下
还是继续向前发送直至目的地，因此在一次通信中有多个报文
或信息时，从发端到收端的路由可能不固定.电话通信是典型
的面向连接方式，而电报和邮政通信是两个面向无连接方式的
实例，这两种方式的根本区别不仅在于路由是否固定，而且在于
是否用逻辑号来代替真实的地址.在面向连接中，由于建立连
接时网络已经为该连接分配了一个逻辑号，因此在通信过程中
就用逻辑号代替真实地址，但在无连接方式中.通信时只能用真
实地址，显然识别逻辑号比识别真实地址快，因而面向连接适用
于实时业务.
分组长度固定的分组交换方式.在传统的分组交换
方式中分组长度不固定，这时必须经过比较才能知道分组是否
结束，当分组长度固定时只需计数便可知道分组的终结，计数执
行指令比比较执行指令的时间少许多.分组长度固定适合于快
速处理，在 ATM 中将长度固定的分组称为信元(CELL).信元
由信头域和信息域组成，信头域低 5 字节，信息域低为 48 字节，
信头的主要功能为流量控制、虚通道/虚通路、交换、信头检验
和信元定界以及信元类型的识别.
可实现虚通道/虚通路两级交换.在 ATM 中，可将
一个传输通路如同步数字体系。DH)中的同步转移模式 STM
-1 、STM-4 等划分为若于个虚通道，一个虚通道又可以分割
为若干个虚通路.为了完成端点间的通信，类似于电路交换方
式，ATM首先选择路由，在两实体之间建立虚通路，这样就使
得路由寻址和数据转发功能截然分开.采用虚连接方法.ATM
可将逻辑子网与物理子网隔离开，网络的主要管理和控制功能
集中在虚电路一级上，使传输过程的控制较为简单，减少了网
管、网控的复杂性.
统计复用能力.为了提高系统资源利用率，在 ATM
中采用统计复用方式. ATM 是面向连接方式，在主叫与被叫
之间先建立一条连接，同时分配一个虚通道/虚通路，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
资源得到量大限度的利用.
综合多种业务.传统上一种业务建立一个网络，因而
有计算机网、图像网、话音网之分. ATM 试囹综合所有的业
务.由于各种业务所要求的服务质量的不同和业务特性差异，
在一个网内交换所有业务是相当难的，例如话音与图像这些实
时业务对端到墙时延要求很严，一般认为不超过 40 ms.但话音
和图像对误码率要求却相差很大，电话误码率在 10-3 时不影
响清晰度，电视图像误码率应在 10-6 以下，否则会产生图像凝
固，等等.
4 ATM 的控制技术
ATM交换机控制系统的主要功能有流量控制和拥塞控
制、虚通道/虚通路带宽分配、选路控制、接入控制和差错控制
等.交换机的控制系统采用计算机控制后，大大增强了交换机
的处理能力并增加了许多新的功能.
ATM 期望综合所有业务，但由于综合业务的特性的复杂
性增加了控制系统的难度，归纳起来有 3 点，(1)传统的"窗口"
法流量控制已经不适用于 ATM 环境以2) 由于信元的定长使得
信元到达相关，传统的不相关到达的话务理论也不适用于
ATM 环境以3)多种业务的服务质量要求的不同也是对 ATM
信元实施流量控制的又一个难点.
面对 ATM 如此复杂的控制问题，只能采取系统工程中的
分解与协调及分层控制的思想，将 ATM 中的业务处理过程分
解成用户级、呼叫级、突发级和信元级，它们之间的差别在于时
间和统计规律，在用户级的控制主要根据业务的种类和服务质
量来分配虚通道的带宽，在呼叫级的控制主要是接人控制，包括
呼叫带宽的分配计算和选路 s在突发级或倍元级主要是对已接
收呼叫的流量进行控制.
根据业务特性差异和服务质量要求的不同，在 ATM 中采
用分类控制的方法，在实践中将业务分成固定速率、实时可变速
率、非实时可变速率、可利用速率和未知或不保证速率等，它们
分别适用于不同的业务范围.
收稿日期 :2008-01-01
