ATM与IP结合技术应用研究

【摘要】本文介绍了IP技术与ATM技术的基本概念和主要特点，对这两种技术进行了比较，讨论了两种技术的发展趋

势——ATM与IP结合技术及应用。

【关键词】ATM；信元；IPOA；MPLS

一、引言

IP依靠网络可用、尽力而为、以端为中心的特点，以及IP技术与以太网技术的无缝结合，已成为Internet的成熟技术。ATM（Asynchronous　Transfer　Mode，异步传输模式）是一种高速、高效、控制灵活的综合业务信息传递模式。ATM以其网络可靠、可管理、以路为中心的特点，符合网络数字化、宽带化、分组化的发展趋势。ATM技术所具有的端到端QoS保证、完善的流量控制和拥塞控制、灵活的动态带宽分配与管理、支持多业务等方面的优势，目前是IP技术所不及的。目前IP技术的优势在于提供统一的数据应用平台，而ATM技术的优势在于提供统一的网络平台。

二、ATM与IP技术简介

1．ATM技术的特点。ATM是20世纪80年代后期由I

TU-T针对电信网支持宽带多媒体业务而提出的，ITU-T定义ATM为“以信元为信息传输、复接和交换的基本单位的传送方式”。现代通信网中广泛使用的两种交换方式是电路交换和分组交换，ATM综合了电路交换和分组交换的优点，既能灵活的分配带宽，又取消了复杂的流量控制和差错控制，使传输时延大大降低，并可以提供具有QoS保证的实时多媒体业务。ATM技术的主要特点如下：

（1）采用固定长度的信元。ATM采用固定长度的数据包作为传输的基本单位，为了有别于分组交换网中的分组，称之为信元。每个信元的长度为53个字节，其中前面5个字节为信头，装配有地址、丢失优先级、流量控制、差错控制信息等，用来表示这个信元来自何处，到何处去，是什么类型等。后面48个字节是话音、数据、图像等要在线路上传送的信息。（2）对服务质量（QoS）的支持。ATM简化了网络功能，ATM交换节点不参与任何数据链路层功能，将差错控制与流量控制工作都交给主机去做，而且协议简单，简化了网络节点中信息存贮管理与处理的复杂性，加快了信息交换的速率，减少了信元在节点缓冲区中的排队时延和时延抖动，特别适合在核心网中传送信息。ATM支持多路用户信息并行传输。ATM交换机可以同时为多路用户信息进行交换和处理，保证每个用户独占固定带宽。当ATM网络同时传送多个用户数据时，不会降低每个用户传输的速度，也不会降低网络的整体速度。（3）采用面向连接的通信方式。所谓面向连接，即在通信前先在收与发终端间建立一条虚连接，在通信时，信息在该连接上传送，虚连接包括虚路径（VP）和虚通道（VC）。ATM将路由选择和数据转发分开，使传输中的控制较为简单。ATM路由通过虚路径标识符VPI（Vir

-tual　Path　Identifier）和虚通道标识符VCI（Virtual　Channel　Identifier）两级寻址来实现。（4）异步时分复用。时分复用技术是在一条传输介质上按时间片分时传送多路信息的多路复用技术。异步传传输模式的各路原始信号不一定按照一定时间间隔周期性地出现，因而ATM不是通过时隙在帧内的位置来区分不同的子信道，而是在信元头上标记其所属的通道号。ATM的这种异步时分复用模式，使得信道利用率有很大的提高，它可以根据用户的需要分配网络资源。所以，ATM既能支持恒定速率的连续性业务，又能支持突发性业务，可以同时支持低速、高速、变速和实时性业务。

2．IP技术的特点。IP技术是互联网的核心，是一种端到端的无连接通信技术，其特点是“尽力传送”。通过IP数据报和

IP地址屏蔽网络低层的差异，实现了“IP　over　everything”的目标。IP技术成功的关键是其层次结构的包容性与开放性，以及简单、实用、有效的原则。TCP/IP协议已成为全世界主导的网络互联协议，其中IP协议的主要功能包括无连接数据报传送，数据报寻径和差错控制三部分，因此IP具有以下几个特点：（1）IP协议可实现相邻节点间点到点的通信。（2）IP可提供无连接数据报传输机制。（3）IP网络着眼于高传输效率，采用的协议简单，无QoS保证。（4）IP协议便于互联异构型网络。

三、ATM与IP技术的结合

ATM与IP各有优势，如果二者结合起来，取长补短，利用ATM网络为IP用户提供高速直达数据链路，既可使ATM网络运营部门充分利用ATM网络资源，发展ATM网络上的IP用户业务，又可解决Internet网络发展中遇到的瓶颈问题，使二者的潜力充分发挥出来。目前，ATM与IP结合技术主要分为两大类：重叠技术和集成技术。重叠技术方面的典型技术有：LANE（局域网仿真）、IPOA（ATM上的传统IP）、MPOA（ATM上的多协议传输）等，重叠技术传送IP包的效率较低。集成技术方面的典型技术有：IP交换、多协议标签交换（MPLS）等，集成技术的优点是传送IP包的效率比较高；缺点是与标准的ATM技术融合较为困难。通过近年来对各种ATM与IP结合技术的研究，重叠技术更适用于专用网或规模小的网络；而集成技术则更适用于规模大的公用网。下面简单介绍两种技术的典型代表。

1．IPOA技术。IPOA（IP　over　ATM）是在ATM－LAN上传送IP数据包的一种技术。它规定了利用ATM网络在ATM终端间建立连接，特别是建立交换型虚连接（SVC：Switched　Virtu

-al　Circuit）进行IP数据通信的规范。IPOA最大的优点就是其利用了ATM网络的QoS，可以支持多媒体业务，它在网络层上将局域网接入ATM网络，既提高了网络带宽，也提升了网络的性能；但同时IPOA也存在一些缺点，比如目前的IPOA不支持广播和组播业务；另外，由于ATM－LAN中一台主机要与所有成员建立VC连接，随着网络的增加，VC连接的数目会呈平方级数的增加，因此IPOA技术不适合于大网结构，一般用在企业网、校园网这样的网络中。作为一种过渡，IP　over　ATM技术仍具有很强的生命力。

2．MPLS技术。MPLS（Multi-Protocol　Label　Switching）即多协议标签交换。这种技术的出发点是把路由器和ATM交换机融为一体，从而提高IP包的传送速度，简化网络。MPLS将IP路由和ATM交换技术紧密结合，既实现了路由器的功能，又利用了ATM交换机构的高效硬件交换。MPLS技术可以提高路由器的转发能力，从而提高整个IP网络的性能，并且只需在用户现有的路由器上进行软件升级，即可以完全支持MPLS技术，从而可以保证用户原有的投资。MPLS给ATM网络据供了智能的IP应用服务。而IP　over　ATM的解决方案，将IP数据流和ATM数据流作同等处理，限制了实现端到瑞IP服务的能力。没有MPLS，IP在ATM的传输就需要一个复杂的协议翻译过程，要把IP地址路由对应于ATM地址和路由，放到ATM交换表中。而MPLS省略了把IP地址和路由映射到ATM交换表上的复杂性，MPLS标签交换与ATM交换机交换信元机制相同。MPLS集成了IP与ATM技术各自的优势，既可以完成第三层的灵活性、可扩展性，又可以完成第二层的快速交换、流量管理、安全性以及QoS的保障机制，MPLS是大型网络可扩展性的最佳解决方案。

四、结语

将ATM与IP技术两者结合起来，优势互补，才能使二者的潜力充分发挥出来。

参 考 文 献

[1]金惠文等．现代交换原理[M]．北京：电子工业出版社，2000

[2]邵子健，李秀林．基于分组交换的IP　over　ATM技术[J]．警察技术．2008（6）

[3]刘明伟．ATM与IP技术结合发展[J]．科技与生活．2009（1）

[4]刘晓莉，张旭．IPoverATM技术分析[J]．甘肃科技纵横．2009（5）