一、ATM网
ATM是异步转移模式的英文缩写。ITU对ATM的定义是:ATM是一种转移模式。在这种转移模式中,信息被组织成“信元”,来自某用户信息的各个信元不需要周期性地出现。从这个意义上来说,这种转移模式是异步的。这里,“转移模式”是指网络中所采用的复用、交换、传输技术,即信息从一地“转移”到另一地所用的传递方式。“异步”是指ATM统计复用的性质。所以,ATM就是一种在网络中以信元为单位进行统计复用和交换、传输的技术。
信元实际上就是具有固定长度的分组,信元长度为53个字节,其中5个字节是信头,48个字节是信息段,或称净荷。信头包含表示信元去向的逻辑地址、优先等级等控制信息。信息段装载来自不同用户、不同业务的信息。任何业务的信息都经过切割封装成统一格式信元。
ATM采用异步时分复方式(即统计复用),将来自不同信息源的信元汇集到一起,在缓冲器内排队,队列中的信元根据到达的先后按优先等级逐个输出到传输线路上,形成首尾相接的信元流。具有同样标志的信元在传输线上并不对应着某个固定的时隙,也不是按周期出现的。异步时分复用使ATM具有很大的灵活性,任何业务都按实际信息量来占用资源,使网络资源得到最大限度的利用。此外,不论业务源的性质有多么不同(如速率高低、突发性大小、质量和实时性要求如何),网络都按同样的模式来处理,真正做到完全的业务综合。
为了提高处理速度、保证质量、降低时延和信元丢失率,ATM以面向连接的方式工作。通信开始时先建立虚电路,并将虚电路标志写入信头(即前面说的地址信息),网络根据虚电路标志将信元送往目的地。虚电路是可以拆除释放的。在ATM网络的节点上完成的只是虚电路的交换。为了简化网络的控制,ATM将差错控制和流量控制交给终端去做,不需逐段链路的差错控制和流量控制。因此,ATM兼顾了分组交换方式统计复用、灵活高效和电路交换方式传输时延小、实时性好的优点。
为了保证服务质量、更好地支持各种业务,ATM在流量治理、拥塞控制、业务分类与结构、支持话音业务、交换式虚电路、反复用技术等方面开展了大量研究工作和取得了许多成果。
二、IP网
IP 网是基于TCP/IP协议(传输控制协议/互联网协议)的分组网。严格说它并非新技术。其概念早在1973年就由美国斯坦福大学提出,1980年左右研制成功,1983年全部取代ARPA网原来采用的网络控制协议NCP,1986年应用于美国国家科学基金会的NSFnet。
TCP/IP是互联网的基础协议,它规范了数据在网上打包、寻址、选路的标准方法。协议简单灵活,使网络资源得到充分利用,代表了网络无连接化和全球寻址的大趋势。TCP/IP协议框架中的IP层对应于OSI参考模型中的网络层,完成路由选择和分组转发功能。TCP对应于OSI参考模型中的传送层,完成端到端之间的数据收妥确认与差错纠正等。
IP协议实质上是一种不需要预先建立连接,而直接依靠于IP分组报头信息决定分组转发路径的数据协议。从技术上讲,它具有以下几大特点:一是分布式结构;二是端到端原则,所有增值功能都在网络之外由终端完成;三是IP网可以建立在任何传输通道上,可以保证异种网络的互通(即IP over Everything);四是具有统一的寻址体系,网络可扩展性强。 具体讲IP网是一个路由器加专线的存储转发型网络,路由器所承载的是以无连接模式传送的不定长分组。随着用户终端性能的提升和要求的增加,对路由器的要求越来越高,路由器的性能和吞吐量大大提高。近年来,IP网为了实现IP over everything和everything on IP在组网、保证服务质量、协议开发等方面开展了大量研究工作。IP over everything和everything on IP的实质也就是让IP成为网络层的共同语言。
三、ATM网与IP网的异同
ATM网与IP网的相同点可以说只有一个,那就是均为分组交换技术。但它们的不同点有很多,如表1所示。其中最要害的不同点恐怕是面向连接和面向无连接。某种程度上,可以比作铁路和公路之分。铁路是面向连接的,例如北京到广州,只要铁路信号往沿路各站一送,道岔一合(类似交换的概念),火车就可以从北京直达广州,一路畅通,保证运输质量。而公路则不然,卡车从北京到广州一路要经过许多岔路口,在每个岔路口都要进行选路,遇见道路拥塞时还要考虑如何绕道走,要是拥塞情况较多时就会影响运输,或者时间延误,或者货物受到影响,质量得不到保证。这就是无连接的情况。火车的车皮都是固定长度的,要排列好才能发(类似复用的概念),而卡车可长可短,在每个岔路口每辆卡车都按地址单独发出(类似选路转发的概念)。由于ATM和IP的差异,后来就引起了ATM和IP之争。
中国的骨干网基本上都是atm 补充ATM的几个问题:
1、局限性:需要对两个不同的网络进行治理和协调
2、复杂性:在ATM网络上运行IP网络,不仅增加了复杂程度,而且加倍治理开销
3、难集成性:路由器上的路由+ATM交换机上的流量工程,“路由ATM交换机”
4、滞后性:IP OVER ATM的接口为OC-12,而线速路由交换机的接口为OC-48、很快为OC-192
5、浪费性:2.488Gbps的带宽浪费498Mbps
6、有限的扩展性:全闭合的ATM PVC网络将产生“N2”问题,即随着网络扩展或设备的增加,PVC数量急速增加
7、*作的难度性:
1)必须将新的PVC映射到物理拓扑上
2)必须努力减小由于新增PVC对已有PVC的影响
3)PVC的数量急剧增加,将使ATM交换机的配置和处理能力饱和
4)新增PVC时,必须对核心部分的每一个交换机和路由器进行配置
8、IGP(内部网关协议 如:OSPF)的压力
1)维护大量对等的关系压力
2)“N^2”的链接状态更新,造成Dijkstra计算的复杂性
3)IGP对拓扑结构的难以维护性
9、N平方问题:需要建立逻辑子网或ELAN---》假设某一LIS或ELAN中有N个成员--》网管设置:N×(N—1)/2 条VC--》每个LIS或ELAN内的成员有(N—1)个路由对等体--》路由信息:N^3-N^4数量级(路由协议的计算量与逻辑连接或物理连接的关系为指数关系)==》ATM·浪费资源 ·大量的建立、维护和拆除开销 ·高治理成本 ·高复杂性
10、逻辑子网之间的通讯需要路由器,业务量大时,路由器成为瓶颈
11、逻辑子网之间的组播由路由器完成。逻辑子网LIS或ELAN内的组播可由交换机完成
12、ARP服务器、NHRP服务器、LES服务器、LECS服务器、BUS服务器、MPS服务器、MARS等服务器主备之间同步问题?安全性和可靠性问题?服务器的容量、性能有限
13、不能利用ATM的QOS能力只能采取最大努力发送机制(Best Effort)不能提供IP的QOS业务。在真正的网络应用中无法实施ATM的QoS,过去宽带网络建设中都是采用核心为ATM、边缘为以太交换机,采用LANE提供IP的解决方案。核心为ATM交换机、用户接入设备为以太网交换机。这样的网络也为用户提供10/100M以太接入,事实上最多为一个48口交换机提供一个155M的上行连接,ATM的QoS最多保证到这个以太交换机的上行ATM接口,而通过节入设备以太网交换机接入的用户无法得到ATM的QoS服务。而且因为治理的问题,ATM网络上很多保证优化措施宽带网络提供商都没有做或者是无法做。
所以现在网络模型结构倒过来了:DWDM、光交换或其它IP技术为核心、ATM接入网技术了。ATM网络带DDN、FR网络业务可以实施保证的QoS,但那提供的是窄带业务。所以ATM成为边缘的接入网络。建设ATM做接入保证QoS有必要吗?现在中国电信最大的问题是网络太复杂网间互连造成资源浪费严重。