现代通信技术的ATM交换方式

摘要：本文简述了ATM技术的基本原理及其发展情况，还介绍了ATM技术在现代通信中的应用。提出了商务移动通信ATM网络。商务移动通信ATM网络是为了使ATM网络技术能够应用于商业领域，使之成为可能是依靠ATM技术高速分组交换技术，不仅如此，ATM还可以允许建立一对多连接。ATM技术可作为支持多媒体应用和服务器访问平台以及主干网络技术的最佳选择。

关键词：ATM网络技术；ATM商务移动通信网络；ATM网络；ATM军事通信网络

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)12-21557-03

ATM Change Way of the Modern Communications

QIU Xin-xin,XUE Bing

(Department of Computer,Pingdingshan Institute of Technology,Pingdingshan 467000)

Abstruct:This paper mainly describes the principal functions of the ATM technology,and applications of ATM in modern communications and the concept of Bussiness Mobile Communications ATM Network are introduced.ATM Bussiness Mobile Communications Network can apply at the business realm, it makes possible is to depend on an ATM technique high speed group commutation technique,Furthermore, ATM also can allow establishment a rightness much conjunction. ATM technique is the best choice of multimedia application and Server interview terrace and lord stem network technique .

Key words:Technology of ATM Network;Bussiness Mobile Communications;ATM Network (BMCAN);ATM Military Commucation Network(AMCN)

我们生活在一个全球信息产业飞速发展的时代，随着网络的普及人们生活方式也发生着巨大的变化。信息消费逐年上升，对信息业务的多样性要求和巨大需求促进了信息高速公路的建设，从而使得拥有电路交换优点和分组交换优点的传输方式――ATM(Asynchronous Transfer Mode 异步传输模式)产生。ATM的发展潜力是巨大的，它已成为网络界的明星。

1 ATM的基本概述

从本质上看异步传输模式ATM是一种高速分组交换技术。ATM与分组交换不同的是其基本数据传输单元是信元。在ATM交换方式中，文本，语音，视频等所有数据被分解为长度固定的信元(cell)，ATM信元结构：信元有一个5字节的信元头(header)与一个48字节的用户数据(user data)，信元长度为53字节。

ATM信元结构

2 ATM基本工作原理

信元交换：

对于虚电路连接是建立一种信信逻辑连接，而不是意味着要真正建立一条物理链路。各个分组在交换机中以虚电路为依据，根据路由表进行交换。ATM对此进行了深化，推出信元交换方法。ATM交换机的交换之所以高速就是因为ATM主机在ATM网络中在传数据之前将数据按信元格式组织起来，信元长度与格式固定，ATM主机等价于ATM端用户。下图是ATM端用户，ATM交换机，ATM设备之间的关系：

ATM端用户，ATM交换机，ATM设备之间的关系图

ATM网络技术吸收了传统网络技术并且摈弃了其不足，无论对局域网还是广域网都是很有价值的，ATM网络的一般结构如图所示：

TM网络的一般结构

过程1：根据对网络带宽需求，发出连接建立请求。

过程2：接收到请求后，根据网络状况选择从源ATM端主机，选择路径构造路由表，建立STU与DTU之间的逻辑连接

这样的方式使得每个信元的信元头部分不需带任何地址，只有虚连接标识符，ASX根据虚连接标识符和路由表地址，将正确的信元送到合适的ASX output port。

说到这里，我还要用一个图来说明物理链路，虚通路，虚通道的关系：

物理链路，虚通路，虚通道的关系图

以上提到的STU与DTU之间的虚连接又可分为Virtual Path Connection(VPC) 与 Virtual Channel Connection(VCC)。

VPC存在虚通路一级中两个ATM端用户建立的连接，而两个ATM设备间的链路称为Virtual Channel Link(VCL),本人用图示说明这段文字：

虚通路连接与虚通道连接

虚通路链路(VPL)与虚通道链路(VCL)都是用来描述ATM信元传输的路由。本人用以下图示来解释虚拟连接可以用虚通路标识(VPI)与虚标识(VCI)表示出来：

ATM网络通信

由此看出，属于同一虚通道VCL的信元，具有相同的虚通路标识符VPI/VCI值，它是信元头的一部分。当STU和DTU通信时，STU发出连接建立请求。DTU接收到连接建立请求，同意建立连接时，一条通过ATM网络的虚拟连接就可以被建立起来。这条虚拟连接可以用虚通路标识(VCI)表示出来。

3 ATM网络的基本结构

我查阅了很多资料得出ATM网络的一般结构，本人的研究从中得到了很多启示。

ATM 网络

ASX:ATM交换机 UNI:用户――网络接口；NNI:网络内部结点间接口;B――NT:宽带网络终端；

B――TE:宽带用户终端;B――TA:宽带终端适配;TE:普通用户终端;WAN:广域网；

PABX//RSM:用户小交换机或远终端交换模块

出于对ATM网络的深入了解，再这里我要引入ATM体系结构，具体形式所示：

ATM体系结构

以上是ATM的有关基本概述，展望ATM技术，由于它的空前的发展以及对高速宽带网络的支持和对多媒体技术的强有力的推动，使ATM技术在办公自动化，视频会议，多媒体数据库管理和电子数据交换等场合日益显示了它广阔的应用发展空间，ATM技术的发展使网络向着数字化，智能化，综合化，个人化等发展方向前进，ATM技术正逐步迈入到人类生活的方方面面。许多专家认为：以ATM交换机为基础的全球网络是未来信息高速公路的可行方案。

4 ATM网络实验与军事通信

由于ATM技术的飞速发展，自然而然也牵动各国军方的神经。美国军方早就致力于ATM实验，参加实验的有空军罗姆实验室和GTE实验室此外还有美国陆军通信电子司令部，海军指挥控制中心和发展实验室，联合互通实验司令部和空军第480情报大队。

早在1993年，美国空军就建立了一个能使用卫星链路传送ATM通信业务，从而成功的克服了卫星链路传输误码率高，突发差错影响大的问题，使其几乎与光纤有相同的通信效果。有军方人士指出，到2010年，数据通信量将大幅提高。军以下部队可视电话和电视会议，每天接近3000次，传送图象每天将达到2400幅。ATM网络一旦建立连接，可进行任何形式的通信，GTE公司认为：当现有光纤网与ATM技术相融合，就可以实现高级通信。在军事网络中，ATM网络就以单一的ATM协议，视频，语音，文本，图象就增强了战场通信能力，并且对传送的信息进行了有效的保密性。在美国侦察部队中被广泛使用的带有高清晰摄像机存储设备和通信指挥所的无线电链路，每人有一部能传递语音和视频的背负式电台，这种电台结构原理如图所示：

ATM军用通讯网络结构

在美军新提出的21世纪战场信息管理系统即2015(BIS---2015)即21BIS。它主要采用了ATM技术，将战场领域的4个功能：信息传递，信息收集，信息管理以及信息拒绝组成一个庞大的战术战场互联网络，进行军方所要求的文本，语音，视频等信息的实时通信。

从以上ATM网络技术在军事方面的应用，使我联想到它在民用方面的广阔前景，我相信ATM技术的文本，语音，视频等信息实时通信运用在商业上会发挥出更大的效果。

5 ATM的商业用途发展前景

基于ATM在军事上的应用，并且受到ATM在军事领域的广泛应用的启示，商业应用ATM网络自然会接踵而至。随着经济全球一体化的进行，人们对商务信息的准确，实时，高效提出了更高的要求，视频会议等ATM应用层出不穷。本人在此想要讨论的是ATM在商务谈判，以及网上签字等应用。我在这里举个实例进行说明。

假如A方要与B方进行商务谈判，而B方的主要决策人不在现场而且在第一时间无法赶到现场。如果A方提出要与B方的主要决策人进行现场决议合同时，这就需要一个类似于电视会议的网络结构来支持。但这个网络不同于电视会议网络的是它是基于ATM网络技术之上。在特定的情况下可以将文本，语音或是视频图象传送到所需要的地方去。而且还有一个更大的优势是从A方所在地将合同文本经过这个网络传到B方主要决策人的移动设备上(PDA，移动计算机或是手机)，这样B方主要决策人可以看到协议后在线与A方进行谈判，如果同意后，B方主要决策人可以与A方通过这个网络进行数字签名，从而谈判顺利进行！下面我用图示来说明这个网络的主要结构。

ATM商业网络结构

由此看出这是一个ATM移动通信网络，可以说明一点的是它采用的是蜂房网体制。我们先将这个网络称作ATM商务移动通信网，先来看看ATM商务移动通信网通信环境下的网络特点：(1)由于终端是移动的，移动终端与基地之间无线信道的特性是变化的，而且信道的容量很大程度上受到限制；(2)移动终端入网的视频，语音，文本等信息速率一般较低；(3)为了增大系统容量使频率得到再次利用，将网络划分为若干个小区。从而移动终端越区切换，位置更新等问题在ATM网络环境下解决掉；(4)基站与交换中心之间的众路传送也以无线传送方法为主；(5)网络架构是动态变化的。现在，可以讨论ATM商务移动通信网要解决的关键技术。

根据国际上关于移动通信网有关的研究来看，在移动通信网中应用ATM技术是分步实施的，基站与移动交换中心之间要应用ATM技术，从而解决使用ATM信元传送视频，语音和文本等信息的问题。但对于在整个商务移动通信网络中全面应用ATM技术，还需解决很多问题：

(1)要解决移动终端与基地站之间无线情况(由于多径衰落，遮挡，多普勒频移，频率干扰等因素)变化的技术，以保证ATM信元的可靠传送。

(2)有关移动终端与基地站之间基于ATM方式的空间接口协议的研究(频率段选择，频率选择，多地址方式，ATM信元格式等)。

(3)移动终端如何接入，如何适配也是要解决的，主要解决移动通信环境下视频，语音，文本的传送，适配技术，特别是对于视频，语音，文本在这种环境下必须考虑它们的适配效率，适配延时和定时信息传送的问题。

(4)基于ATM虚通路方式下的位置更新，越区切换，漫游等技术。

(5)基于ATM技术移动通信系统的流量，堵塞控制技术。

(6)BS(基站)与MSC(移动交换中心)之间ATM信元的复用与传送技术，在无线通信环境下，此技术还是相当重要的。

(7)MSC(移动交换中心)设备中的ATM信元交换技术。

(8)MSC(移动交换技术)与其他网络的兼容，互通等技术。

(9)商务移动通信ATM网络还要实现信息加密技术：ATM方式下网络的信息加密与密钥分配，管理技术。

(10)商务移动通信ATM网络还要具有抗干扰技术：从网络设备的要求和无线传送的抗干扰措施考虑。

(11)商务移动通信ATM网络的网络安全技术：从网络和设备两个级别上解决上解决抗非法接入，存取，删改，抗计算机病毒等问题。

(12)商务移动通信ATM网络的用户特权与优先级管理技术：按用户等级进行用户特权，优先级和连接控制的管理。

(13)还有对ATM网络管理技术即对网络和设备的运行状态，性能以及网络资源的使用情况进行监视，控制与管理。

6 结论

从长远角度看，研制这种系统是非常有必要的，使得ATM技术更好的融入到人们的生活，ATM网络技术推动了网络在各行各业的应用，给世界通信业带来巨大的影响。

参考文献：

[1]刘云程,夏春和.ATM网络技术及应用.

[2]严洪范.ATM网络技术及其应用.〉

[3]Rob Van Engelshoven, ATM for Military Communications.IEEE 1995.7:217-222.

[4]Michael Martone, Tom Parsons.Using ATM in Battlefield.IEEE 1995.7:207-210.

[5]F.Halloran,C.Graff.Advances in the Application of ATM Technology to Tactical-ArmyCommunications Network. EEE 1995.7:202-206.

[6]通信技术与发展.

[7]外军电信动态.

“本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。”