現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信：ATM網(wǎng)與IP網(wǎng)

現(xiàn)代數(shù)據(jù)通信：ATM網(wǎng)與IP網(wǎng)

信息產(chǎn)業(yè)部電信科技情報(bào)研究所所長

一、ATM網(wǎng)

ATM是異步轉(zhuǎn)移模式的英文縮寫。ITU對(duì)ATM的定義是：ATM是一種轉(zhuǎn)移模式。在這種轉(zhuǎn)移模式中，信息被組織成“信元”，來自某用戶信息的各個(gè)信元不需要周期性地出現(xiàn)。從這個(gè)意義上來說，這種轉(zhuǎn)移模式是異步的。這里，“轉(zhuǎn)移模式”是指網(wǎng)絡(luò)中所采用的復(fù)用、交換、傳輸技術(shù)，即信息從一地“轉(zhuǎn)移”到另一地所用的傳遞方式�！爱惒健笔侵窤TM統(tǒng)計(jì)復(fù)用的性質(zhì)。所以，ATM就是一種在網(wǎng)絡(luò)中以信元為單位進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用和交換、傳輸?shù)募夹g(shù)。

信元實(shí)際上就是具有固定長度的分組，信元長度為53個(gè)字節(jié)，其中5個(gè)字節(jié)是信頭，48個(gè)字節(jié)是信息段，或稱凈荷。信頭包含表示信元去向的邏輯地址、優(yōu)先等級(jí)等控制信息。信息段裝載來自不同用戶、不同業(yè)務(wù)的信息。任何業(yè)務(wù)的信息都經(jīng)過切割封裝成統(tǒng)一格式信元。

ATM采用異步時(shí)分復(fù)方式（即統(tǒng)計(jì)復(fù)用），將來自不同信息源的信元匯集到一起，在緩沖器內(nèi)排隊(duì)，隊(duì)列中的信元根據(jù)到達(dá)的先后按優(yōu)先等級(jí)逐個(gè)輸出到傳輸線路上，形成首尾相接的信元流。具有同樣標(biāo)志的信元在傳輸線上并不對(duì)應(yīng)著某個(gè)固定的時(shí)隙，也不是按周期出現(xiàn)的。異步時(shí)分復(fù)用使ATM具有很大的靈活性，任何業(yè)務(wù)都按實(shí)際信息量來占用資源，使網(wǎng)絡(luò)資源得到最大限度的利用。此外，不論業(yè)務(wù)源的性質(zhì)有多么不同（如速率高低、突發(fā)性大小、質(zhì)量和實(shí)時(shí)性要求如何），網(wǎng)絡(luò)都按同樣的模式來處理，真正做到完全的業(yè)務(wù)綜合。

為了提高處理速度、保證質(zhì)量、降低時(shí)延和信元丟失率，ATM以面向連接的方式工作。通信開始時(shí)先建立虛電路，并將虛電路標(biāo)志寫入信頭（即前面說的地址信息），網(wǎng)絡(luò)根據(jù)虛電路標(biāo)志將信元送往目的地。虛電路是可以拆除釋放的。在ATM網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)上完成的只是虛電路的交換。為了簡化網(wǎng)絡(luò)的控制，ATM將差錯(cuò)控制和流量控制交給終端去做，不需逐段鏈路的差錯(cuò)控制和流量控制。因此，ATM兼顧了分組交換方式統(tǒng)計(jì)復(fù)用、靈活高效和電路交換方式傳輸時(shí)延小、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)。

為了保證服務(wù)質(zhì)量、更好地支持各種業(yè)務(wù)，ATM在流量管理、擁塞控制、業(yè)務(wù)分類與結(jié)構(gòu)、支持話音業(yè)務(wù)、交換式虛電路、反復(fù)用技術(shù)等方面開展了大量研究工作和取得了許多成果。

二、IP網(wǎng)

IP 網(wǎng)是基于TCP/IP協(xié)議（傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議）的分組網(wǎng)。嚴(yán)格說它并非新技術(shù)。其概念早在1973年就由美國斯坦福大學(xué)提出，1980年左右研制成功，1983年全部取代ARPA網(wǎng)原來采用的網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP，1986年應(yīng)用于美國國家科學(xué)基金會(huì)的NSFnet。

TCP/IP是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)協(xié)議，它規(guī)范了數(shù)據(jù)在網(wǎng)上打包、尋址、選路的標(biāo)準(zhǔn)方法。協(xié)議簡單靈活，使網(wǎng)絡(luò)資源得到充分利用，代表了網(wǎng)絡(luò)無連接化和全球?qū)ぶ返拇筅厔�。TCP/IP協(xié)議框架中的IP層對(duì)應(yīng)于OSI參考模型中的網(wǎng)絡(luò)層，完成路由選擇和分組轉(zhuǎn)發(fā)功能。TCP對(duì)應(yīng)于OSI參考模型中的傳送層，完成端到端之間的數(shù)據(jù)收妥確認(rèn)與差錯(cuò)糾正等。

IP協(xié)議實(shí)質(zhì)上是一種不需要預(yù)先建立連接，而直接依賴于IP分組報(bào)頭信息決定分組轉(zhuǎn)發(fā)路徑的數(shù)據(jù)協(xié)議。從技術(shù)上講，它具有以下幾大特點(diǎn)：一是分布式結(jié)構(gòu)；二是端到端原則，所有增值功能都在網(wǎng)絡(luò)之外由終端完成；三是IP網(wǎng)可以建立在任何傳輸通道上，可以保證異種網(wǎng)絡(luò)的互通（即IP

over Everything）；四是具有統(tǒng)一的尋址體系，網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性強(qiáng)。

　　具體講IP網(wǎng)是一個(gè)路由器加專線的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)型網(wǎng)絡(luò)，路由器所承載的是以無連接模式傳送的不定長分組。隨著用戶終端性能的提升和要求的增加，對(duì)路由器的要求越來越高，路由器的性能和吞吐量大大提高。近年來，IP網(wǎng)為了實(shí)現(xiàn)IP

over everything和everything on IP在組網(wǎng)、保證服務(wù)質(zhì)量、協(xié)議開發(fā)等方面開展了大量研究工作。IP over

everything和everything on IP的實(shí)質(zhì)也就是讓IP成為網(wǎng)絡(luò)層的共同語言。

三、ATM網(wǎng)與IP網(wǎng)的異同

ATM網(wǎng)與IP網(wǎng)的相同點(diǎn)可以說只有一個(gè)，那就是均為分組交換技術(shù)。但它們的不同點(diǎn)有很多，如表１所示。其中最要害的不同點(diǎn)恐怕是面向連接和面向無連接。某種程度上，可以比作鐵路和公路之分。鐵路是面向連接的，例如北京到廣州，只要鐵路信號(hào)往沿路各站一送，道岔一合（類似交換的概念），火車就可以從北京直達(dá)廣州，一路暢通，保證運(yùn)輸質(zhì)量。而公路則不然，卡車從北京到廣州一路要經(jīng)過許多岔路口，在每個(gè)岔路口都要進(jìn)行選路，遇見道路擁塞時(shí)還要考慮如何繞道走，要是擁塞情況較多時(shí)就會(huì)影響運(yùn)輸，或者時(shí)間延誤，或者貨物受到影響，質(zhì)量得不到保證。這就是無連接的情況�；疖嚨能嚻ざ际枪潭ㄩL度的，要排列好才能發(fā)（類似復(fù)用的概念），而卡車可長可短，在每個(gè)岔路口每輛卡車都按地址單獨(dú)發(fā)出（類似選路轉(zhuǎn)發(fā)的概念）。由于ATM和IP的差異，后來就引起了ATM和IP之爭。

表1 ATM網(wǎng)和IP網(wǎng)的基本差異

ATM網(wǎng)

IP網(wǎng)

設(shè)計(jì)思想

完善、求全、復(fù)雜

簡單、實(shí)用、有效

連接模式

面向連接

無連接

分組長度

固定信元長度

可變分組長度

與OSI參考模型對(duì)應(yīng)關(guān)系

鏈路層，完成復(fù)用和交換

網(wǎng)絡(luò)層，完成選路和轉(zhuǎn)發(fā)

節(jié)點(diǎn)設(shè)備

ATM交換機(jī)

路由器

路由

雙向

多向

尋址

靠軟件完成

靠硬件通過快速交換完成

差錯(cuò)控制

終端控制

逐段糾錯(cuò)，反饋重傳

服務(wù)質(zhì)量

具有端到端QoS保證

盡力服務(wù)