ATM机功能的实施

关键词：网络；交换机；通信；技术

摘要：论文综合了传输、复用、交叉连接和交换技术,结合了电路交换和分组交换的各自优点,信元方式适用于各种类型信息的传输，是提供综合业务的网络技术基础。

一、atm基本概念

（一）atm：异步转移模式

异步：atm采用的两种异步技术：异步时分复用和异步交换技术。

转移：复用、传输、交叉连接和交换的总称。

（二）同步时分复用和异步时分复用

复用（multiplexing）：是一种能让多种逻辑信号在一种物理介质上传送的技术。

同步时分复用（stdm）：用户端固定地占用每帧中固定的一个或若干个时隙，直到相应的连接被拆除为止；接收端则从固定的时隙中提取出用户数据。

异步时分复用（atdm）：用户不再固定占用帧中某一个或若干个时隙，而是根据用户请求和网络的情况，由网络来动态的分配网络资源；接收端也不是从固定的时隙中提取相应的用户数据，而是根据数据中本身携带的目的地信息来接收数据。

（三）tdm中的固定时隙交换技术

输入帧中固定位置的时隙被固定地交换到输出帧中的某一固定时隙。

（四）atm中的异步交换技术

数据经过atm交换机交换后，随机地占用一个或若干个时隙

二、atm网络交换机功能的实现

交换设备是atm的重要组成部分，它能用作组织内的hub，快速将数据分组从一个节点传送到另一个节点；或者用作广域通信设备，在远程lan之间快速传送atm信元。以太网、光纤分布式数据接口（fddi）、令牌环网等传统lan采用共享介质，任一时刻只有一个节点能够进行传送，而atm提供任意节点间的连接，节点能够同时进行传送。来自不同节点的信息经多路复用成为一条信元流。在该系统中，atm交换器可以由公共服务的提供者所拥有或者是组织内部网的一部分。

1.工作原理

中心控制单元由cpu模块、通信处理模块和路由及业务管理模块组成。正常工作状态下，cpu模块只是控制是否允许某项通信协议的接收、发送，并不直接参与具体通信协议的处理。具体通信协议的处理、协议数据的接收、发送都是由通信处理模块独立完成的。

cpu模块对通信处理模块的控制是通过一个命令寄存器进行的，它们之间的数据交换是通过双端口ram进行的。

通信处理模块中的atm业务模块即sar模块的信息通过路由及业务管理模块后到达交换矩阵进行交换。通信处理模块提供atm侧的收发复用的8bit宽的utopia接口，而路由及业务管理模块提供atm侧的16bit宽的utopia接口，两者不能直接相连，两个模块之间需要进行utopia接口转换，转换电路采用cpld实现。

路由及业务管理模块作为cpu的一个外部设备，与cpu模块之间通过cpu模块之间通过cpu的外部数据总线、地址总线及控制总线相连。由于路由及业务管理模块的cpu模块提供分开的外部数据总线和地址总线，两模块之间需要进行总线接口转换，转换电路采用epld实现。

2.中心控制单元的功能

（1）cpu模块

cpu模块包括cpu核、32bit宽数据存储器（sdram）、32bit宽程序存储器（flash）和cpu的硬件复位配置电路。其中cpu核采用32-bitpowerpc结构，内含指令单元和指令执行单元，是用户程序的执行；sdram用于存储在程序执行过程中产生或需要的数据；flash用于存储用户所编制的程序，与eprom器件相比突出的优点是使系统具有在线编程能力有灵活的块锁存而起到保护作用；硬件复位配置电路用于在硬件复位时对cpu的某些参数及复用管脚进行设置。

（2）通信处理模块

通信处理模块包含异步串行通信（uart）处理模块、以太网（ethernet）处理模块、hdlc通信处理模块和aal5的sar（atm信元的分段与重组）功能模块等。其中uart处理模块用于处理维护终端的信息；ethernet处理模块用于处理满足ieee802.3协议的网管的信息；hdlc通信处理模块有两种：一种用于中心控制单元和各业务板之间的通信，另一种用于主备中心控制单元之间的通信；sar功能模块用来实现支持aal5协议的sar功能及部分atm层功能。下面将分别对各功能模块进行简要介绍：

通信处理模块中各功能模块的工作原理大致相同，只是sar模块稍有不同。工作原理如下：通过cpu模块对一些寄存器进行设置，初始化为某种特定的通信协议，然后在双端口ram中的参数ram设置成针对该通信协议的参数。当然，不同通信协议的接口控制信号是不同的。

3.atm路由的功能概述

atm路由及业务管理模块作为一种先进的通信器件，它能够支持非常强大、高性能的atm交换系统。rtm丰富的性能可为系统设计提供灵活的网络业务。与atm交换矩阵单元（se）组成的交换矩阵组合应用，能够构建622mbps到160gbps的交换容量，该模块能提供622mbpsutopia访问。该模块单独也能构建一个622mbps交换。

rtm利用每个vc接收队列，64个接收业务类，31个虚输出能够进行灵活的多优先级的排序运算。该排序器能被用来作为cbr,vbr,ubr的虚通道连接的qos的计算。rtm也提供五个独立的阻塞门限，每个以滞后而有选择的控制aal5的早包丢弃（epd）与ubr基于信元丢失优先级的信元丢弃，rtm还支持完全的vpi/vci头翻译，64k的输入、输出信元缓冲，以及vp/vc交换。在接收侧和发送侧分别支持16k个vcs。

4.信元概述

（1）atm的信息单元

（2）采用固定的、短的分组长度，53个字节

（3）信元由5字节信头和48字节净荷组成

（4）信头结构：uni的信头结构、nni的信头结构

三、atm的特点：

atm的优点

（1）协议简单，并可通过硬件来实现，因此协议处理速度快、网络时延很小。

（2）采用固定的53字节长度信元，使得信元的传输不受数据类型的影响，因此适于多媒体数据的传输。

（3）采用统计复用方式，具有动态分配带宽的能力。

（4）先进的业务质量保证机制，完善的pvc管理和控制功能。

（5）是一种有效的跨接lan和wan的高速连网技术。