ATM网络的基本结构 ATM网络的基本结构
ATM网络本身仍采用分层的结构：核心骨干—边缘接入—低速复用 骨干交换提供高容量、高性能、业务透明的网络传送平台。中短期作为 ATM DXC提供PVC，最终将提供SVC业务和先进的业务量控制技术。是 面向硬件的大型设备（40—160Gb/s）；在实现MPLS功能是将作为标签 交换路由器（LSR）。 边缘/接入交换提供接入集中和复用，经济有效地扩展骨干网的范围。是 / 面向软件的小型设备（2.5—10Gb/s）；在实现MPLS功能是将作为标签 边缘路由器（LER）。 业务复用交换提供多业务接入（适配和互通）功能。有大范围的接口和 协议，适合于作为企事业用户的多业务平台，也可做接入交换。是面向 软件的小型设备（小于2.5Gb/s）
线路接口
控制系统 控制系统
网络管理 网络管理系统
ATM支持 的主要方式 ATM支持IP的主要方式 支持IP
通过面向连接的ATM网络来传送无连接的IP业务 综合ATM的快速、交换容量大、多业务支持的能力和IP的简单、灵活、 易扩充和统一性的特点，达到优势互补的目的 技术定位：经营多业务的电信营运公司 主要方式：重叠式（overlay）和集成式（integrated）
ATM网络和技术的发展 ATM网络和技术的发展
ATM主要是作为B-ISDN（电信网）的基础 目前主要定位在“多业务统一交换平台” ATM网络本身仍采用分层结构：核心骨干—边缘—接入 还将提供GE接口（第二层） 提供POS和基于MPLS的IP接口（第三层） 开发大容量可扩充电信级ATM交换系统 不断提供更加先进的业务量控制技术，发挥ATM技术特长 已有成熟的ATM ASIC硬件芯片和软件包逐渐趋于标准和通用化 对IP业务的支持技术和标准已经相当的成熟和标准 世界上几乎所有的电信和数据通信厂家都已拥有自己的全系列ATM产品 ATM交换产品已大量地应用在世界主要的电信营运网络中。
通信网络总的发展趋势
分组交换技术将最终取代电路交换技术：分组交换网 数据通信网向着综合、高速、智能和个人化方向发展 网络仍采用分层的网络体系结构：接入—边缘—核心 整个网络的发展将是演进的（evalution），不是革命性的（revalution） 核心网络技术专一化，基于ATM或/和GSR构成核心网络平台 目前和最近的将来将以IP业务为主 寻求ATM和IP的最佳结合方式：MPLS等 ATM和Ethernet（包括FE和GE）会在较长的时间内共存和互通 业务控制分离化和软件系统开放的体系结构 统一的网络管理平台和标准网管接口
对通信网络的总要求
业务综合化：提供话音、数据、图象等，并便于引进新业务 业务数据化：数据业务比话音业务的增长速率越来越大 网络一体化：尽量基于一种（ATM或GSR）网络核心技术 网络分组化：分组化网络更适合数据业务的传送，并最终将取代电路交 换网络 网络宽带化：不断增加网络容量，满足业务的性能 网络光纤化：核心传送网络将采用SDH/WDM光纤网络 网络IP化：Intenet的迅速发展将使IP可能承载所有业务
光层（WDM）
IP over SDH技术 SDH技术
主要思想：将IP分组通过点到点协议（PPP）经HDLC直接映射到SDH帧， 省去中间的ATM层 以GSR为核心组成IP骨干网络 技术定位：以IP业务为主的公司或IP骨干网 主要特点： — 保留IP的无连接特性，简化了体系结构 — 比IP/ATM/SDH效率高 — 利用了已有的庞大且性能稳定的SDH传送网 — 具有SDH保护切换和自愈实现高可靠性 — 网络流量和拥塞控制能力差，大规模网络时的路由表复杂，无多优先 级QOS保证，尚不适合于多业务平台 MCI、Qwest和IP网络营运商已采用了IP over SDH技术
目前的通信网现状
目前的网络种类：电话网、传统数据网、CATV网、ATM网和移动网等 各个网络基本上是独立运行和操作维护的，使用和管理性差 不能方便有效地引入各种新业务和开展综合业务
用户需求和技术推动
用户对业务的需求： — 业务丰富：话音、数据、视频、多媒体业务等 — 服务质量：电信级的QOS网络保证 — 经济可靠：希望通过业务综合和网络融合实现 — 将来的业务主要有IP（协议）来承载 技术推动： — 光纤（通信）技术 — 微电子技术 — 软件工程技术 — 数字化技术 — 存储器技术 — 网络技术 — TCP/IP技术
U N I 信 令 /P N N I Q .SA A L AT M PH Y AT M PHY
IP/ATM重叠模型 IP/ATM重叠模型
主要方式：CIPOA、LANE、MPOA 主要结构：客户机和服务器的配置结构 主要特点：IP和ATM各自定义自己的地址和路由协议，ATM端系统需分配 IP地址和ATM地址，需地址解析协议（ARP）。重复的地址和路由协议， 传送IP的效率相对较低。 技术定位：具有多种协议环境的局域（企业/园区）网应用 CIPOA LANE CIPOA和LANE： — IP到ATM（CIPOA）和IP到MAC再到ATM（LANE）的地址翻译 — 不同逻辑子网之间无法建立直接的ATM虚连接，需要路由器转接 — 无法利用ATM网络所提供的服务质量（QOS）特性 MPOA： — 基本思想是将数据传送功能（客户机）和路由控制功能（服务器）分开 — 基本上是“LANE+NHRP”组成，地址解析过程与LANE或CIPOA相似 — 引入了“虚拟路由器”的概念，解决逻辑子网间的路由瓶颈问题 — 可将网络层协议直接映射到ATM层，两者的QOS相对应
ATM交换机产品的使用情况 ATM交换机产品的使用情况
ATM网络技术的主要特征 ATM网络技术的主要特征
是“面向连接（connection-orinted）”的网络技术 统计/动态时分复用和带宽的“按需分配”技术 信息单元采用固定的和短的分组长度 采用基于“标头”的硬件“快速分组交换”技术 通过对不同业务的不同适配方式支持几乎所有业务 基于ISO的OSI的分层思想 主要由三层组成：物理层（PHY）、ATM层和ATM适配层（AAL） 基本上是属于OSI的最底两层
ATM交换系统基本结构 ATM交换系统基本结构
由三大部分组成：数据传送、控制系统、网络管理 数据传送部分由线路接口、交换网络和控制系统硬件组成 控制系统主要执行相关的ATM信令、协议、业务适配处理等 网络管理部分实施对整个交换机的配置、性能、故障、维护等
数据传送系统
线路接口 线路接口
ATM 交换网络
AT M /IP 融 合 方 式 重叠式 LA N E M PO A C IPO A NHRP IP Sw itching 集成式 Tag Sw itching M P LS
高层 IP IP
高层
C IP O A /L A N E /M P O A
IP Sw itching Tag Sw itching M P LS
华为公司的数据通信网络结构
SDH/WDM/Optical网络技术发展 SDH/WDM/Optical网络技术发展
IP over SDH/WDM/Optical技术 SDH/WDM/Optical技术
IP over SDH/WDM/Optical的基本结构
话
音
图
像
数
据
IP
ATM
SDH/SONET
多协议标签交换：MPLS 多协议标签交换：
拓扑驱动方式： MPLS（IETF标准） — Tag Switching 的优化和成为IETF的标准 — 市场定位：IP广域骨干网
路由器
ATM 交换机 LER
ATM网络
路由器
LSR
路由器
MPLS网络
路由器
ATM支持话音的主要方式 ATM支持话音的主要方式
IP over WDM/Optical技术 WDM/Optical技术
基本思想：省去ATM层和SDH层，简化了层次和减少了网络设备。不必 采用SDH时分复用，将复用的多个信道改为波分复用 在光纤上直接用Ethernet帧格式运行IP数据包 采用TSR/GSR进行路由交换，称为“IP优化光学网络” 技术定位：城域网、大容量普通IP业务或未来大型IP骨干网的核心汇聚 主要特点： — 无昂贵的ATM交换机和SDH复用设备，简化了网管，采用WDM，成 本降低可达1-2个量级 — 开销最低，传输效率最高 — 业务量工程设计必须在IP层，可依靠MPLS — 目前可采用GE接口（长距离传输、性能监视、故障定位、广播等问题） — 需规范一种新的IP对光信号的适配功能，即开发全新M集成模型
基本思想：IP选路和ATM交换“一体化”，让IP选路直接控制VC的建立 和 拆除，不需要ATM地址解析协议，非“客户机/服务器”模式。 主要方式：流（flow）驱动和拓扑（topology）驱动 流驱动方式：IP Switching（Ipsilon公司） — 由ATM交换机和IP交换控制器组成，之间运行标准的控制协议 — 对进入的流根据TCP或UDP信头中的端口号进行分类：长流和短流 — 短流仍采用传统路由器转发，长流建立ATM连接高速转发 — 市场定位：小规模的企业/园区网 拓扑驱动方式：Tag Switching（Cisco公司） — 由标记边缘路由器（LER）、标记交换机（LSR）和标记分布协议 （LDP）组成 — LER和LSR通过标记映射和交换表（含输出端口，基于拓扑预先建立 的）运行，LDP在拓扑结构变化时才发送信息 — 具有VC Merge功能，整个网络扩充性好 — 可以利用IP网中的标准广播协议和ATM交换机的多点广播功能 — 通过不同标记不同排队和缓冲等方法提供QOS保证
电路交换网向分组化网络的转换
* 电路交换网： — 复杂的多级TDM结构 — 主要为电话业务设计 — 固定电路的占用导致网 络资源的浪费 — 高交换成本 — 复杂的信令、计费和网管 — 64Kb/s带宽恒定 — 业务质量有保证 — 呼叫成本基于距离和时间 — 适合于对称连续业务 — 将在10—15年内逐步淡出。 AT&T、MCI、BT已经宣 布不再新建电路交换机 * 分组化网： — 无TDM复用结构 — 主要为数据业务设计 — 有信息请求才占用网络资 源 — 低交换成本 — 简单的信令、计费和网管 — 带宽不定 — 业务质量较难保证 — 成本基于带宽，非距离和时间 — 适合于非对称突发业务 — 以ATM和IP为主的分组交换将 逐步取代电路交换网。几乎所 有大厂家都有ATM和IP产品。