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1现代数字网络技术分析现代数字网络技术分析现代数字网络技术分析现代数字网络技术分析ATMATMATMATM或者或者或者或者IPIPIPIP王开明国家广电总局广播影视信息网络中心摘要IP技术的蓬勃发展和迅速普及使得人们对原先专家们所预期之ATM技术在B-IS-DN结构中的稳定地位产生了怀疑在不远的将来伴随着专用IP骨干网的建立预计IP业务将在特别是美国等发达国家的数据业务中占据主导地位但在中国非IP数据业务仍然有比较大的份额而继DDN和帧中继技术之后ATM也刚开始其应用我们应当在这场争论中采取何种策略呢其结果也许将导致一个运营的成功或失败特别是对新兴的广电系统网络而言基于对这两种技术和实际需求的分析本文将提出一种面向实用的建议以供大家讨论1数字网络技术的近况数字网络技术的近况数字网络技术的近况数字网络技术的近况目前一般地通信业界认为ATM和IP技术是最有希望的两种组网手段而争论的焦点是谁将成为未来数字网络的主宰这也是目前通信界世界性学术研究和交流中讨论的热点公用数据通信业务经历了TDMDDNX.25和帧中继等发展过程随着90年代中期以来帧中继以及IP等非话数据业务的蓬勃发展数据业务在所有业务负载中所占的比重在逐渐上升目前在国内已占有总业务销售额的35%左右而根据华尔街周刊的预测到2002年话音将仅占所有业务负载的1%因此公用通信网络的主要功能发生了变化进而沿袭了上百年的电路传输和交换体制受到了人们的质疑数字通信网络硬件设备的不断进步为网络技术的发展提供了良好的物质基础由于通信网络现在普遍采用了光纤作为干线以及接入网络的传输媒体与原来的同轴电缆相比其传输信息的通过能力和传输可靠性有了质的飞越现在光缆的单波长传输速率已可以达到10Gb/s而WDM技术的采用将进一步提高其传输速率至于光缆的传输误码特性ITU-T标准组织现在已在考虑10ˉ的标准另一方面器件集成技术的发展使得人们可以在网络中采用更多的硬件控制手段据预测到2000年CMOS的线宽将可达到0.1μm这意味着每平方厘米硅片上将能汇集4000万个逻辑电路而这两方面的共同结果就使得传统的分组交换方式得以简化消除了一些冗余的差错控制手段而形成了以包为单位进行传输和交换的快速分组交换方式ATM技术曾被认为是与SDH传输技术和IN控制技术并列的未来B-ISDN之基础技术80年代末以来通信业界对其研究工作倾注了大量的人力和物力我国在国家863项目的通信课题组中也设立了相应的研究项目但是由于其所需处理之业务的众多和复杂的协议标准造成了其成本的上升这对于其大规模的推广极其不利ATM的API和网卡由于价格较高加上连网的费用目前在到桌面的系统中应用很少而IP技术则灵活多变可以采用多种接入协议如Novell以太网和千兆位以太网等协议方式进行组网并且由于其协议的开放性造成了其成本的下降因此尤其是在用户接入网方面得到了普遍的应用目前因特网已连接了世界上137个国家的5500个骨干和本地网络拥有超过4千万个用户这将对ATM目前和将来的应用前景产生较大的影响因此我们有必要对ATM和IP这两种网络技术以及现代数字网络进行认真的分析2数字网络技术分析数字网络技术分析数字网络技术分析数字网络技术分析我们这里所讨论的是城域网以上规模的网络即可以用于开展公用业务服务的网络它能够采用的组网技术可以有多种选择如DDNX.25帧中继ATM以及IP技术等但考虑到目前通信网络业务综合化的发展方向后面的两种技术无疑更具有潜力所以我们的分析将集中在这两者之上此外我们所假定的网络物理传输底层将是类似于SDH的数2字方式这将为我们提供高层快速通信所需要之高质量传输通道21ATM技术技术技术技术ATM技术是一种快速分组交换模式通过采用相同的信包结构和不同虚通道/虚通路的组合而具有包括话音视频和数据在内的综合业务传送能力为了完成通信它们需要建立和保持VC这样的连接针对不同的业务负载ATM在其网络适配层上有相应的适配协议目前已形成为标准的有AAL1AAL2AAL3/4和AAL5AAL1主要支持电路仿真可以为话音或者视频图像提供恒定比特率业务方式而AAL5则适用于可变速率业务的传送或进行信令的传送另一方面ATM既可以支持有连接的链路传送也可以支持无连接的链路传送方式通过这些协议ATM网络能够以多条无连接模拟无连接环境在一定程度上保证了传输质量避免了底层信道竞争的损失最后ATM也考虑了对点到多点多连接和第三方控制等功能的支持ATM技术具有统一的信令和地址编码方案地址编码方案采用ITU-T的E.164以及ATM论坛定义的3种ATM终端系统寻址方法根据不同的应用场合要求ATM的信令可以分为3个类别1用户网络接口UNI,User-NetworkInterface有ITU-TQ.2931DSS2和ATM论坛的UNI3.和4.02公用网络结点接口NNI,NetworkNodeInterface有ITU-TQ.2761B-ISUP和ATM论坛的B-ICI2.03专用网络结点接口PNNI,PrivateNetwor-NetworkInterface有ATM论坛的PNNI1.0ATM的网络结点接口协议结合了信令和动态路由技术可以支持SVC和PVC两种连接方式ATM技术具有丰富的网络管理能力并能够采用通信业界所推崇的TMN网管体系在信令协议和选取路协议的配合下通过呼叫允许控制一般参数控制和信包丢失优先级比特等手段ATM网络可以比较容易地借助连接管理控制和通信整型监管技术来实现对服务质量的保证这里服务质量QoS指为用户提供的各种类型和各种级别的服务质量ATM网络所提供的服务质量协商管理机制可以分为调用控制级连接级和信元控制级3个层次的质量参数集并能够支持良好的计费功能22IP技术技术技术技术IP技术是一种由局域网技术发展而来的广域网技术其所传送的业务具有与传统的实时话音或数据所不同的过程统计特性如FTPE-mailMUDWAISWWW和TELNET等形式因此两者可以认为是相互异质的业务其所采用的底层接入网络协议是一种资源共享式的方式可以采用的底层接入网络协议有EthernetNovellPPPX.25和WindowsNT等为了进行通信它们需要在其分组中携带包括信源和信宿地址在内的路由信息并在每一结点进行路由寻址由于这些网络已统一地采用TCP/IP协议作为其网络传输和控制技术手段因此我们可以统一地以IP网络技术来将其归为一类IP技术采用分布式的网络管理方式每个站点都具有一定的智能但没有全国统一的管理结构因为从最初的ARPANET网络的设计开始IP技术首先考虑的是网络的兼容性和可连接性是用于科研通信的一种松散的结构尽管经过了大量的努力IP协议也只能以简单的调整数据分组秩序的方式来区分优先级另一方面因为存在着不同长度的分组短的实时信息分组就可能因为在分组长度方面的不平等而无法获得这种简单优先级的保障RSVP也只能是逐段的信令协议它无法提供ATM技术那样的端到端的服务质量保证IP网络采用SNMP的网管体系在网络收费处理方面目前IP技术的计费功能只能在网络的接入点处完成而无法在全网络进行统一的管理因为其最初的设计是用于免费的运营环境的323发展动向发展动向发展动向发展动向231ATM可以承载异种网络业务考虑到目前桌面或接入网ATM信源业务的稀缺性以及目前IP业务的普遍性为了在ATM网络上传送IP等异种网络业务负载ATM论坛和IETF组织相继发展了如IPOA局域网传真MPOA以及目前正处于发展中的MPLS等协议按照ATM和IP协议的关系这些技术可以进一步地分为重叠方式和集成方式重叠方式仅需要进行IP地址的识别并依此进行路由选择而集成方式则需要ATM和IP进行两重处理目前它们在一些公司的产品上已有所实现对于如帧中继等传统的数据业务目前也正在研究如何进行承载和互连的问题这些工作将大大提高其用作多业务骨干网所必需的承载能力2.3.2IP技术有向承载多种传统业务方向发展的趋势在吸收了ATM一些思想之后IP技术正在从一种专用的网络技术向公用网络技术方向发展以便能够承载包括话音和数据等传统业务在内的多种业务以下是其中的一些方面1IP技术从三层的路由寻址方式向二层交换的方向发展过多地进行路由判断所带来之对路由器存储和处理能力的需求将使网络的分组通过效率大为降低而交换方法则正好相反后者将带来高速的吞吐能力为此各家公司都在积极地研究和开发各种将路由寻址方式和二层交换相结合的技术即在首次选择路由时利用路由器的智能进行选择而以后分组的传送则基于二层的硬件交换它们可以分为依拓朴结构和流为基础两种类型以下是一些相应的技术公司技术CISCOEpsilonToshibaNortelCascadeTagswitchingIPswitchingAggregateroute-basedIPswitchingARISVNSIPnavigator2质量保证机制RSVP通过资源预留来保证网络有能力支持不同的应用优先级业务这种技术类似于建立一种虚拟连接的原理但由于IP并没有一种类似于ATM技术的用户和网络进行业务协商的机制因此其效果将有所降低3POS技术这种方法是在光纤上直接将负载封装在分组里进行传送其所采用的链路层协议可以有多种形式如RFC1619和RFC1662甚至可以采用最为普遍的HDLC协议这种技术出现的背景是由于在网络运营中所遇到的ATM交换在高速传输链路上传输效率降低的问题因为ATM本身具有一定比例的开销但这将降低网络连接的有效性因为这时只能采用点到点的网络连接方式目前如SprintUUNET和BBN/AT&T等一些公司正在开展这方面的实验4COS为了提供与ATM技术同样的服务质量IP业界考虑对服务的种类进行分类但这种分类方法将比ATM技术的QOS要粗233市场的现状1IP业务的快速增长目前北美地区IP业务的迅速增长到1997年1月Internet主机数达到了1600万台每年的数据流量增长是语音的2到4倍到1998年6月30日止我国目前已有上网计算机54.2万台上网用户有117.5万比去年初增长了75%2传统数据业务的存在根据统计资料以上海地区为例目前传送数据业务所占的比例仍较大从用户网络的4使用情况来看使用数据DDN业务所占的比例为60%而CHINANET业务占43%ISDN业务占7%从行业上看金融行业采用了多达6种网络种类其次为交通通信类为5种从接入方式上看目前利用公用网或局域网进行数据通信的不到总用户数的40%其余大多数用户采用的是普遍电话线加调制解调器的方法对宽带通信的需求仍较小视频点播和可视会议等业务的需求也较小而全国的分组交换用户达到9.6万户DDN有14.8万户帧中继用户达到了5975户因此目前的网络建设应充分地考虑到这一点并进行适当的超前3ATM和IP技术在实际中的应用目前ATM技术主要用于建立骨干网络方面如城域网和国家网络因为目前没有ATM的终端用户在美国ATM网络已能够提供从T1N*T1T3到STM-1的接入速率电路连接的建立方式一般地可以有PVC而从1997年第四季度开始逐渐有公司开始提供SVC服务所提供的业务除了CBR和VBR还有VBR-NRTUBR和ABR等其目前业务的绝对量较小仅占网络市场的1%但预计到2000年60%的帧中继业务40%的IP业务35%的视频业务和25%的商务电话将汇入ATM网络世界其它地方也有不同程度的发展如香港电信在1997年初推出了从1Mb/s到155Mb/s的ATM宽带传送业务但是其在传送如交互式多媒体等宽带业务方面有很大的潜力IP技术则在用户接入网方面被普遍采用而在因特网业务发展较好的地区如北美地区专门用于进行因特网业务传送的网络也在建立如UUNet网络按照其工作方式IP网络可以分为3种类型Internet用于向社会公众提供通用的因特网服务Intranet也称企业IP网络用于在分布不同地点的公司内部部门之间提供因特网服务Extranet用于为特殊的群体建立虚拟IP网络这些不同的应用取决于使用者不同的要求如Intranet就包含用户对网络安全性和传输质量方面的特殊考虑3结论结论结论结论31分析结果分析结果分析结果分析结果从上面的分析中我们