基 斯·毛 姆 福 德，General DataComm 公 司，美 国 康 涅 狄 格 州 Middlebury
尽 管 异 步 转 移 模 式 (ATM) 曾 径 众 口 一 词 被 作 为 能 把 局 域 网 和 广 域 网 合 并 成 一 个 无 缝 隙 同 构 型 网 的 唯 一 协 议， 现 在 许 多 分 析 家 已 径 把 ATM 到 桌 面 的 概 念 一 笔 勾 销。 关 于 ATM 为 什 么 不 适 于 桌 面 使 用 已 提 出 了 许 多 理 论， 从 成 本 和 复 杂 性 到 缺 乏 工 作 站 或 PC 应 用。 这 些 应 用 要 求 ATM 提 供 服 务 质 量 (QoS) 保 证。 目 前 受 欢 迎 的 LAN 技 术 — 以 太 网 虽 无 QoS 保 证， 但 越 来 越 快， 使 得 LAN 中 对 ATM 的 希 望 似 乎 比 以 往 更 加 遥 远。
随 着 LAN 对 企 业 界 变 得 越 来 越 重 要。 用 广 域 网 (WAN) 将 它 们 互 连 的 需 要 也 更 加 重 要。 然 而，WAN 中 所 使 用 的 技 术 和 协 议 与 LAN 中 的 大 不 相 同， 这 就 导 致 了 实 施 这 种 连 接 的 复 杂 性 和 成 本 的 提 高。ATM 就 不 存 在 这 个 问 题， 因 为 同 一 协 议 可 在 所 有 网 络 中 使 用， 因 此 ATM 到 桌 面 的 概 念 不 应 该 被 轻 易 地 取 消；ATM 业 务 管 理 的 确 能 使 ATM 满 足 用 户 到 端 用 户 对 多 业 务 网 络 设 施 的 要 求。
广 域 环 境 中 的 ATM
ATM 在 广 域 环 境 有 许 多 优 点：
能 够 适 应 速 度 非 常 高 的 交 换 组 网， 各 节 点 的 延 迟 非 常 低
能 同 时 承 载 多 种 不 同 的 业 务 类 型
与 可 利 用 猝 发 型 业 务 分 布 (如 在 LAN 中 可 发 现 的) 的 组 网 协 议 相 关 的 统 计 增 益。
简 言 之，ATM 为 网 络 经 营 者 提 供 了 将 他 们 的 多 迭 加 网 合 并 在 单 一 骨 干 网 中 的 机 会， 降 低 了 维 护 成 本， 简 化 了 拓 朴 和 复 杂 性。 因 此，ATM 网 络 开 始 出 现 是 不 会 令 人 惊 奇 的。 这 些 新 网 络 面 临 的 一 个 主 要 问 题 是 ATM 业 务 管 理 的 重 要 性，ATM 网 络 的 许 多 效 益 都 是 通 过 这 一 过 程 而 实 现 的。
业 务 管 理 是 一 个 通 用 标 题， 包 括 交 换 ATM 网 运 转 的 许 多 方 面， 但 最 常 用 的 项 目 有：
端 系 统 和 网 络 间 的 契 约 谈 判 (契 约 定 义)
确 定 是 否 有 允 许 建 立 一 新 连 接 可 资 使 用 的 足 够 带 宽 (连 接 受 理 控 制)
管 制 进 入 网 络 的 业 务， 确 保 它 遵 守 契 约
业 务 流 整 形
避 免 并 处 理 网 络 拥 塞。
这 些 方 面 合 在 一 起 确 定 了 各 ATM 交 换 机 的 运 行 情 况， 并 最 终 确 定 网 络 作 为 整 体 的 运 行 情 况。
各 种 标 准 机 构 都 曾 考 虑 过 业 务 管 理， 特 别 是 ATM 论 坛 和 国 际 电 联 (ITU－T)。 本 文 以 下 部 分 中 的 依 据 取 自 于 ATM 论 坛 规 范，ITU－T 建 议 书 中 也 有 类 似 的 标 准。 现 行 标 准 并 未 规 定 任 何 卖 主 应 如 何 实 施 符 合 标 准 所 必 需 的 技 术 (事 实 上，ATM 论 坛 的 反 托 拉 斯 规 定 特 别 禁 止 了 这 一 点)， 所 以 业 务 管 理 是 卖 主 可 区 别 对 待 并 为 其 产 品 增 值 的 领 域。 尽 管 这 似 乎 在 促 进 多 卖 主 互 用 性 方 面 是 事 与 愿 违 的， 但 标 准 规 定 了 各 业 务 类 型 的 性 能 特 性 以 及 交 换 机 － 交 换 机 接 口 (UNI 和 NNI) 的 定 义。
例 如，ATM 交 换 机 产 品 之 间 的 一 个 区 分 因 素 是 产 品 具 备 的 性 能 级 别。 许 多 供 LAN 使 用 的 ATM 产 品 只 有 提 供 单 一 业 务 的 业 务 管 理 结 构； 计 算 机 系 统 (如 工 作 站、 文 件 服 务 器 或 PC) 间 通 过 一 或 二 个 物 理 接 口 的 类 型 (一 般 为 25 或 155 Mbit/s) 的 LAN 互 连。 另 一 方 面， 一 WAN ATM 交 换 机 必 须 不 仅 能 提 供 LAN 互 连 业 务， 而 且 能 通 过 许 多 不 同 类 型 的 物 理 接 口 类 型 同 时 支 持 许 多 其 它 类 型 的 业 务。WAN 交 换 机 的 设 计 还 具 有 复 原 能 力， 可 实 现 骨 干 网 应 用 的 直 达 组 网。
契 约 定 义
为 了 量 化 在 ATM 网 络 中 支 持 不 同 业 务 特 性 的 设 想，ATM 论 坛 已 制 定 了 业 务 级 别 定 义， 它 包 括 ATM 网 络 必 须 达 到 的 特 定 性 能 级 别 目 标， 使 ATM 网 络 能 订 立 契 约， 传 送 一 新 的 信 元 流 或 连 接。 最 近 的 ATM 论 坛 业 务 管 理 规 范 (TM 4.0 版) 规 定 了 五 种 ATM 业 务 类 型。 每 个 类 型 都 有 符 合 性 定 义， 在 该 类 型 内 传 送 的 业 务 必 须 与 其 相 符。 符 合 性 定 义 由 一 系 列 参 数 组 成， 这 些 参 数 经 过 端 站 和 ATM 网 络 (或 在 永 久 虚 拟 电 路 情 况 下 由 经 营 者 配 置) 间 的 谈 判， 形 成 端 站 必 须 遵 守 的 契 约。 网 络 应 该 提 供 必 需 的 QoS， 支 持 符 合 这 些 参 数 的 业 务 应 用。
ATM 论 坛 规 定 五 种 业 务 类 型 及 其 相 关 的 QoS 属 性。
固 定 比 特 率 (CBR) 业 务 一 般 用 来 支 持 诸 如 电 路 仿 真 等 应 用， 这 些 应 用 要 求 网 络 有 高 度 的 按 优 先 序 排 列， 非 常 低 的 信 元 延 迟 变 量 (CDV)， 规 定 的 最 大 信 元 丢 失 比 (CLR) 和 信 元 传 送 延 迟 (CTD) 值。
第 二 种 实 时 业 务 类 型 — 可 变 比 特 率 － 实 时 (VBR－RT) 规 定 了 可 能 更 具 猝 发 特 性 但 仍 要 求 对 CDV 和 延 迟 严 加 控 制 的 业 务。 诸 如 实 时 话 音 和 视 频 通 信 等 业 务 源 是 这 些 可 使 用 VBR－RT 类 型 的 业 务 范 例；它 们 可 以 在 一 起 按 统 计 多 路 复 用， 以 获 得 更 大 利 用 率 和 效 率。
其 它 的 业 务 类 型 规 定 非 实 时 业 务， 并 再 次 提 供 统 计 多 路 复 用 增 益 的 机 遇。 可 变 比 特 率 － 非 实 时 (VBR－NRT) 规 定 的 业 务 源 与 VBR－RT 类 似， 但 对 网 络 中 采 用 的 延 迟 无 要 求。 无 规 定 比 特 率 (UBR) 最 初 是 作 为 如 文 件 传 送 或 email (电 子 邮 件) 等 应 用 的 尽 力 传 送 业 务 (无 带 宽 保 证)， 但 它 更 典 型 地 用 作 通 用 LAN－LAN 传 送 机 制。 采 用 分 组 丢 弃 协 议 (下 文 介 绍) 形 成 所 谓 的 "UBR＋" 业 务 类 型 具 有 增 加 某 些 LAN 协 议 (如 TCP/IP) 有 效 吞 吐 量 的 作 用。
可 提 供 比 特 率 (ABR) 肯 定 是 所 有 业 务 类 型 中 最 复 杂 的； 它 是 ATM 连 接 初 始 建 立 后， 契 约 参 数 可 能 更 改 的 唯 一 一 种 业 务 类 型。ABR 实 施 反 馈 控 制 机 制， 连 续 监 同 网 络 状 态 并 调 整 业 务 进 入 网 络 的 速 率， 以 避 免 拥 塞 出 现。ABR 也 拟 用 于 非 实 时 业 务， 主 要 是 LAN 互 连， 它 需 要 最 小 信 元 速 率， 网 络 将 保 证 该 速 率 可 供 使 用。
在 广 域 ATM 交 换 机 中， 每 一 种 业 务 类 型 必 须 能 通 过 许 多 物 理 性 接 口 的 许 多 连 接 上 同 时 使 用。
连 接 受 理 控 制
连 接 受 理 控 制 (CAC) 是 ATM 网 络 以 任 一 统 计 增 益 用 来 为 各 ATM 连 接 保 留 带 宽 的 机 理，CAC 算 法 通 常 在 每 次 一 个 新 连 接 要 建 立 时 在 网 络 中 的 每 个 交 换 机 中 处 理。 一 个 简 单 的 算 法 可 以 通 过 将 连 接 所 要 求 的 带 宽 与 合 适 链 路 上 剩 余 的 带 宽 加 以 比 较， 确 定 是 否 可 接 纳 一 个 新 的 连 接。 所 用 的 带 宽 参 数 是 所 有 的 CBR 和 VBR－RT 连 接 为 峰 值 信 元 速 率， 所 有 的 VBR－NRT 连 接 为 持 续 信 元 速 率， 可 提 供 比 特 率 (ABR) 为 最 小 信 元 速 率，UBR 为 零 带 宽。
最 好 地 运 用 了 新 的 统 计 原 理 的 CAC 算 法 现 已 可 供 使 用， 这 些 算 法 使 同 一 物 理 ATM 接 口 能 支 持 比 以 往 更 多 数 目 的 连 接 和 更 多 的‘虚 拟’ 带 宽。
业 务 量 管 制
管 制 (ITU－T 称 作“ 使 用 量 参 数 控 制”) 是 一 种 用 于 ATM 网 络 入 口 点 确 保 进 入 的 信 元 流 符 合 业 务 契 约 的 机 制； 它 使 用 称 作 通 用 信 元 率 算 法 (GCRA) 的 标 准 算 法， 或 者 更 通 常 称 作 漏 桶 算 法 (由 ITU－T 和 ATM 论 坛 定 义)。 这 种 算 法 将 信 元 到 达 的 速 率 与 业 务 契 约 中 规 定 的 数 值 相 比 较， 如 果 到 达 速 率 太 高， 管 制 程 序 可 作 标 记 (使 信 元 的 优 先 级 降 低， 更 适 于 丢 弃) 或 永 久 丢 弃 该 信 元。 管 制 最 常 用 于 VBR－RT 和 VBR－NRT 业 务， 在 这 些 业 务 中， 允 许 用 户 在 一 规 定 的 时 段 高 于 一 定 的 门 限 发 送 一 组 信 元。
业 务 流 整 形 的 重 要 性
业 务 流 整 形 是 一 种 比 较 新 的 业 务 管 理 工 具， 随 着 ATM 网 络 的 不 断 变 大， 它 正 变 得 越 来 越 重 要。 业 务 流 整 形 的 目 的 是 双 重 的： 首 先 要 对 进 入 ATM 网 络 的 业 务 流 整 形， 使 其 符 合 业 务 契 约， 其 次 是 对 ATM 网 络 内 的 业 务 流 重 新 整 形， 确 保 它 能 到 达 其 终 点 而 不 被 丢 弃。
在 网 络 的 边 界 很 容 易 理 解 为 什 么 在 ATM 业 务 流 进 入 网 络 时 必 须 对 其 整 形： 这 对 产 生 ATM 业 务 流 的 设 备 有 利 (或 非 ATM 业 务 转 换 成 ATM)， 保 证 将 离 去 信 元 整 形 成 尽 可 能 接 近 网 络 希 望 看 到 的 业 务 特 性， 否 则 它 们 就 要 冒 被 丢 弃 之 险， 对 于 CBR 电 路， 信 元 流 整 形 成 峰 值 信 元 速 率 进 行 连 接； 对 于 VBR 型 连 接， 信 元 流 一 般 整 形 成 持 续 信 元 速 率 (SCR) 值。
整 形 后 的 业 务 流 一 旦 进 入 网 络， 其 外 形 仍 有 可 能 在 信 元 流 通 过 网 络 期 间 改 变； 各 中 间 交 换 节 点 信 元 处 理 时 间 的 小 变 化 可 导 致 抵 达 时 信 元 间 信 元 延 迟 变 量 的 累 积。 如 果 任 其 不 加 修 正， 信 元 流 的 外 形 可 能 会 超 过 契 约 的 规 范， 因 此 信 元 可 能 会 在 中 间 交 换 机 被 控 制 器 丢 弃， 或 者 不 能 在 接 收 机 端 正 确 地 重 新 组 装。
为 了 克 服 这 一 现 象， 更 新 一 代 的 ATM 交 换 机 被 设 计 成 具 有 综 合 业 务 流 整 形 能 力， 使 各 交 换 机 能 在 其 输 出 端 将 业 务 流 重 新 整 形。
说 明 业 务 流 整 形 在 什 么 地 方 是 必 不 可 少 的 一 个 简 单 例 子 是 电 路 仿 真； 这 种 应 用 允 许 网 络 在 两 个 端 点 间 提 供 租 用 线 同 步 型 连 接。 显 然， 要 有 效 地 在 ATM 上 仿 真 同 步 业 务， 必 须 具 有 在 接 收 机 端 信 元 之 间 到 达 时 间 几 乎 固 定 不 变 的 信 元 流。 信 元 间 到 达 时 间 的 任 何 变 化 都 可 能 在 接 收 机 端 产 生 差 错， 这 些 差 错 的 出 现 将 会 对 附 加 设 备 失 去 同 步。
拥 塞 避 免 和 控 制
应 付 网 络 中 可 能 出 现 拥 塞 的 新 机 制 在 一 些 最 新 的 业 务 管 理 规 范 中 也 有 规 定。 这 些 包 括 两 种 新 的 “分 组 丢 弃”技 术， 它 们 对 包 括 若 干 信 元 的 分 组 而 不 是 对 单 个 信 元 起 作 用。
早 期 信 元 丢 弃 (EPD) 方 法 是， 如 果 某 一 网 络 单 元 拥 塞， 整 个 分 组 都 可 能 被 丢 弃。 智 能 丢 弃 整 个 分 组 而 不 是 各 个 信 元， 意 味 着 较 高 层 LAN 协 议 (如 TCP) 更 容 易 对 丢 失 一 整 帧 的 数 据 作 出 反 应， 并 依 此 调 整 它 们 的 传 输， 使 进 入 网 络 的 业 务 量 减 少， 因 而 限 制 拥 塞 存 在 的 时 间 量。
部 分 分 组 丢 弃 (PPD) 是 另 一 种 方 法， 它 的 目 的 是 尽 量 减 少 网 络 中 传 送 的 废 弃 信 元 量。 用 一 个 例 子 可 以 作 最 好 的 说 明： 如 果 一 分 组 被 分 成 八 个 ATM 信 元， 由 于 某 种 原 因， 该 帧 中 的 第 5 个 信 元 被 网 络 丢 弃 (例 如 通 过 管 制 或 拥 塞)， 然 后 PPC 将 提 出 剩 下 的 三 个 帧， 并 把 它 们 丢 弃。 这 样 就 将 成 为 不 可 用 信 息 的 信 元 从 网 络 中 除 去， 为 其 它 应 用 释 放 了 带 宽。
在 这 两 种 技 术 中， 当 拥 塞 发 生 时 EPD 对 业 务 吞 吐 量 好 处 最 多； 在 UBR 业 务 级 (有 时 指 UBR＋) 的 TCP/IP 连 接 上 使 用 EPD 已 显 示 出 是 一 种 非 常 有 效 的 组 合。
总 结
ATM 在 一 可 调 节 网 络 结 构 内 支 持 多 种 业 务 类 型 的 能 力 意 味 着， 它 作 为 公 用 和 专 用 广 域 通 信 网 的“单 一 协 议” 解 决 方 案 是 十 分 合 适 的。 业 务 管 理 标 准 和 这 些 标 准 的 实 施 对 网 络 可 提 供 的 业 务 类 型 间 的 必 须 区 分 是 至 关 重 要 的。
通 用 数 据 通 信 (General DataComm) 公 司 正 在 将 全 面 业 务 管 理 引 入 其 新 的 Strobos ATM 交 换 结 构， 包 括 同 时 在 散 布 于 一 百 多 个 622 和 155 Mbit/s 接 口 上 的 几 千 个 ATM 连 接 的 高 度 准 确 的 管 制 和 业 务 整 形。 对 这 种 交 换 机 的 能 力 及 其 在 高 容 量 ATM 网 络 中 部 署 的 认 识 才 刚 刚 开 始，Strobos 产 品 是 为 高 性 能 ATM 广 域 组 网 设 计 的 新 一 代 ATM 交 换 结 构 中 的 开 路 先 锋。
摘自《中国通讯》
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