ATM和B-ISDN基本概念

7．1．1　ATM及B－ISDN的基本概念

综合业务数字网（ISDN）是在数字电话网的基础上演变而来的，支持电路交换和分组交换模式，能提供一系列中低速率的综合业务（主要业务还是基于64 kbit/s的电路交换业务）。随着光纤技术、多媒体技术、高分辨率动态图像与文件传送技术的发展，人们开始寻求一种具有更高速率的传输模式，能够适应所有语音、数据、图像及多媒体通信业务。在IS－DN标准还没有制定完成时，1990年，CCITT（ITU）又提出了一种新型的宽带综合业务数字网（B－ISDN），相对于B－ISDN，传统的ISDN通常被称为窄带综合业务数字网（N－ISDN）。B－ISDN可以称为“全能”的网络，对于任何业务，不管是实时业务或非实时业务、速率恒定或速率可变业务、高速宽带或低速窄带业务、传输可靠性要求不同的业务都能支持。如目前主要的运营网络有电信网、有线电视网（CA T V）和计算机网。电信网包括电话网、电报网，帧中继、数字数据网（Defense Data Network，DDN）等，向用户提供的通信业务包括电话、传真、会议电视、数据通信等；CATV网主要向用户提供广播业务，包括广播电视、图文电视等；计算机网实现计算机的互联，为计算机之间进行数字文件传送、资源共享提供服务。B－ISDN作为“全能”网络应该能提供各种业务，包括为用户提供语音与图像传输，图像与文本文件、可视图文、电视会议、信息检索、数据、普通广播电视与高清晰度电视等信息的传输服务。为此对B－ISDN的信息传送模式提出了较高的要求，传统的电路传送模式和分组传送模式都不能满足需求。B－ISDN必须寻找一种更有效的、更先进的传送模式。

20世纪80年代初期，人们就已经开始进行新的传送模式的实验，主要是对传统的电路传送模式和分组传送模式进行改进。1983年，美国贝尔实验室提出了快速分组交换（Fast Packet Switching，FPS）方式，FPS在分组交换的基础上，简化了数据链路层的协议，以硬件来实现协议的处理，从而大大提高了传输与交换的速率。同年，法国的科学家提出了异步时分复用（Asynchronous Time Division，A TD）的概念，并在法国电信研究中心研制了演示模型。A TD与FPS存在着一些差异。80年代中期，ITU－T第18研究组在A TD与FPS的基础上，也开始了对这种新的传送模式的研究，制定了一系列有关ATM的建议与标准，1988年在蓝皮书中正式将这种技术定名为异步转移模式ATM，并将它作为B－ISDN的信息传递模式。

ATM本质上是一种高速分组交换模式，它将语音、数据及图像等所有的数字信息分解成长度为48个字节的数据块，并在各数据块前装配上5个字节的地址、丢失优先级、流量控制、差错控制（HEC）等控制信息，构成一个长度为53个字节（8位组）的信元。采用统计时分复用的方式将来自不同信息源的信息汇集到一起，用信元头中的虚通路标识符/虚信道标识符（VPI/VCI）作为地址标签，网络根据信元头中的标签识别和转发信元。信元实际上也是一个分组，只不过分组交换模式中的分组定限不定长，即分组长度不能超过一定的限度，但长度有长有短。而ATM交换中的分组固定长度为53个字节，为了区别于分组交换中的数据分组，在ATM中分组称为信元。空信元实际上也是时间片，空信元以一定的速率在高速链路上传送，只要有空信元就可以插入信息发送，因为信息插入的位置不是周期性的，故称这种传输方式为异步传输方式。因为需要排队等待空信元到来才能发送信息，所以，ATM是以信元为单位“存储转发”的，因此称为信元交换。(www.xing528.com)

ITU－T在I．113建议中定义：ATM是一种统计时分复用（也叫异步时分复用）的转移模式，在这一模式中信息被组织成固定长度的信元。

20世纪80至90年代，不少计算机与通信领域的厂商致力于ATM技术的研究与开发，各国分别建立了自己的公用ATM宽带网。例如，1994年8月投入运营的美国北卡罗来纳信息高速公路，用于远程教学、远程医疗、商务、司法和行政管理等领域，是美国第一个州范围内的公用ATM宽带网。同年，法国、英国、德国、意大利和西班牙等国家ATM宽带试验网也开始运行，并扩大到亚洲如日本也建设了ATM宽带试验网，在东京、大阪等地设置了ATM主交换机，开始了对高清晰度电视和多媒体业务的试验。我国在京、津、沪等地区也建设了ATM宽带试验网。到了20世纪末期，ATM技术已经相当成熟，曾被推荐作为未来网络的统一平台，试图将同步传送模式（ST M）体制的电路网和IP体制的分组网融合为以ATM为核心的B－ISDN网。但由于ATM的技术复杂，以及各项标准制定迟缓，使其未能得到大规模的应用，因而成本居高不下，同时最重要的是在实现端到端的业务上未能达到预期的目标。20世纪90年代，Internet发展异常迅速，在短短几年中，已经渗透到了政治、经济、文化等各个角落。IP网络的特点是简单、经济，与之相比，ATM网络存在着技术复杂与运营成本高的致命缺点。当前在话音的端到端业务上尚无法取代ST M体制，而在IP的高速数据分组业务上，又被新出现的吉比特线速路由交换机所替代。可以这样认为，ATM作为B－ISDN的核心，要成为统一现有各种体制的网络技术平台，未能成功；但ATM在统计复用、流量控制、服务质量（QoS）等方面的先进技术是优于ST M体制和IP体制的。现在展开的对纯ATM技术的研究表明，ATM在传输和多业务接入上仍然具有明显的技术优势和系统综合的性能价格比优势。权衡ATM和IP体制的技术特点，二者融合是最好的选择，IP交换就是ATM技术和IP技术融合的产物。多协议标记交换（Multi－Protocol Label Switching，MPLS）是IP交换的一种，是下一代网络（Next Generation Network，NGN）的核心技术，是下一代骨干网所采用的交换技术。ATM作为一种优秀的传送模式，在现有通信网络向NGN的演变过程中，仍然会发挥着重要的作用。