多媒体与ATM技术

1、多媒体与ATM技术北京理工大学佳木斯远程教学站北理工一班乔宇航学号：20001010110036搞要：近几年，随着多媒体技术的高速发展，国际互联网的兴起。ATM技术走上了电信领域的大舞台。ATM，译为“异步传输模式”，它是以高速分组传送模式为主，综合电信传输模式优点的一种宽带传输模式。ATM宽带业务是目前最具发展前景的数据通信业务。它具有不依赖于业务，动态分配宽带、统计复用，信元固定、交换速率高等特点。本文就将详细阐述ATM技术。首先，进述的是ATM的基本理论。如：概念、规程、传输控制及其当中的业务类型。其次，谈到ATM技术现存的问题及发展前景。最后，谈到ATM在多媒体的应用。关键字：ATM技

2、术多媒体Multimedia and ATM technologySummary: In the past several years, Along with the development at a high speed of multimedia technology, and the rise of, the technology of ATM walked the big stage of telecommunications domain. The ATM, means to “leading transmits the model step”, It is with at a hi

3、gh speed dividing into groups to convey the model to give first place to, One kind wideband transmission model of model of model merit is transmitted in synthetical telecommunications. ATM broadband business is the data communication service of having the development puospect most at present. It pos

4、sesses not relying on in the operation, Trends assingn broadband, SDM lecter fox, exchange speed high characteristic. In the paper, The technology of ATM is talked in detail. Firstly, what tells about is the basic theory of ATM, Snch as concept, rules, transmission control and his central operation

5、type. Secondly, speak of ATM technology extant question and development prospect. Finally, speak of the application at the multimedia of ATM.Key word: ATM technology Multimedia一、 ATM的基本理论1. 1、ATM基本概念ATM异步转送模式（Asychronous Transfer Mode）的简称，它指的是“以信元为信息的传输、复用、和交换的基本单位的转送方式”。ATM交换技术具有不依赖于业务、动态分配带宽、统计复用、

6、信元固定、交换速率高等特点，是目前一种先进的交换技术。在世界范围内，当前电信领域的技术热点之一是宽带综合业务数字网（BISDN）。异步转移模式ATM技术是目前解决宽带综合业务的较被看好的一种实施方案。其实质是通过固定长度的信元（cell）实现的快速分组交换技术，它将交换、传输的概念融合在一起，在一个统一的平台上解决各种不同的通信业务需求。ATM宽带业务是目前最具发展前景的数据通信业务。它结合了电路交换和分组交换的优点，极大的提高了网络的利用率。目前它突破了以上三种业务在速率上的极限（最高可达155M），并具有服务质量保证。ATM的业务类型ATM业务可以分为网络业务和用户业务，网络业务是指网络为

7、用户提供承载的连接属性和传递能力，通常称为数据承载业务；而用户业务是指业务提供者在网络业务的基础上向用户提供的高层业务应用。1.2、ATM的特点灵活性：按需要动态分配电路带宽，可以将一条物理传输通道动态划分若干个子信道，每个子信道都能够提供不同速率的业务。高速率：ATM简化了协议的控制，时延少，传输速率达到N2MBPS622MBPS，可以满足局域网和广域通信的各种业务要求。多业务：ATM网络作为多业务接入平台，可以满足数据、语音、图象等不同传输速率的数字业务要求。可靠性：ATM网络提供良好的质量保证机制，可以保证视频点播等带宽实时业务的实现。安全性：用户占用的带宽相互独立，完全消除共享带宽带来

8、的非法入侵等不安全因素。1.3、ATM规程ATM规程的最高层是ATM适配层（AAL）。它将高层来的用户业务转换成ATM中净荷的格式和长度，到目的站后将它再转换成原来的用户业务。该层包括五个子层（AAL1AAL5），不同的ATM适配子层与ATM所支持的不同业务相一致。AAL1支持固定比特率（CBR）业务，如数字化的声音和图象信号，用于对信元延迟和丢失都敏感的应用；AAL2支持对时间敏感的可变比特率（VBR）业务；AAL3/4支持面向连接的突发性业务，和数据业务；AAL5支持突发的LAN数据业务。AAL层还可以将面向连接的ATM与面向无连接的数据综合在一起，使ATM用户能进行广播和一点对多点通信。

9、1.4、ATM的传输控制监视和管理信元在网络中的传输叫作传输控制。它做得好坏至关重要，特别是对时延敏感的视频数据。不同类型的通信需要不同水平的服务。一个ATM网对不同通信类型提供不同的QOS（服务质量）水平。ATM通信类型我们可以按ATM网的三个特性：带宽、等待时间和信元延迟变化来对通信类型分类。带宽是为支持某一连接的网络容量大小。等待时间是与连接有关的延迟量。若需要低的等待时间意味着信元需要快速从网络中的一点传到另一点。信元延迟变化是每一相关信元组所经历的延迟范围。低的信元延迟变化意味着一组信元必须以相互间相隔不太远的方式通过网络。ATM网有三种通信类型：CRB（Constant bit r

10、ate 恒定位速率）、VRB（Variable bit rate 变化位速率）和ARB（Available bit rate 可用位速率）。CRB通信包括声音和视频。为完成这种通信，ATM提供一个恒定的带宽、低等待时间和低信元延迟变化。VRB通信除了需求不同带宽以外与CRB相似。ABR通信不需要确定带宽或延迟参数并被许多数据应用所接受。ATM连接通过发出一个导致与ATM网协商的连接请求，ATM的一端请求ATM网络与另外一端相连接。这一过程称为连接建立程序。必须协商的多数可由ATMForum UN1 3.0指定，包括通信类型、恒定和峰值带宽，信号序列长度及QOS级别。这一过程保证ATM网与端点建

11、立一个“条约”。网络承诺递交一个QOS，ATM端点承诺不送出比连接过程中所求的更多的通信量。当阻塞发生时，传输控制提供机制使网络恢复状态。ATM网使用三种传输控制技术：传输管制、传输整形和阻塞控制：（1） 传输管制（Traffic policing）ATM网为确保每一连接中的通信不超出协商的参数，ATM开关使用一个“漏水桶”算法来管理通信。想象在木水桶的底部有一个孔，水以固定速率（协率速率）从桶内（缓冲区）流区。当信息流超过协商速率和缓冲区溢出时，需要进行传输管制。每一个ATM信元有一个CLP（Cell Loss Priority）位，即信元丢失属性位，用来开关置CLP位为1。这个信元只有在有

12、足够网络容量时，才能通过网络被传输，如果没有足够的带宽可获得，CLP位不一致的信元被丢掉，这时需要彼一时新传输这些信元。CBR通信需要一个单一“漏桶”，因为在它的网络协议中使用的是固定速率多数。VBR通信使用双“漏桶”，一方面在一些分立的时间间隔监视固定速率，另一方面在连接期间监视最大（峰值）带宽。如果任何一个值超过协议参数，ATM开关通过控制CLP位管理VBR通信。（2） 传输整形（Traffic Shaping）与传输管理制相似，传输整形是在用户网络界面上完成的。使用双“漏桶”算法控制通信使流量速率遵守规定。完成传输整形的装置是典型的用在PC机或工作站、桥、路由器和DSUs（数字服务单元）

13、中的ATM网络适配器。（3） 阻塞控制阻塞会发生在任何网络中，当一个用户送出的数据大于网络在可获得带宽内传办理量，就发生阻塞。当更多用户向同一网络办理送数据时，对任一用户可匹敌得的带宽也随着时间而改变。大多数网络不能告诉使用者在任一给定的瞬间可获得多少带宽。其结果使用者没有任何依据来控制所送数据的量。当送出的数据大于网络所能处理的数据时，网络缓冲区填满并溢出，数据必须重新传输，这将进一步增加通信量更加使得网络拥挤。ATM网络执行阻塞控制以使ABR通信能够有效地使用带宽。有效的阻塞控制可减少由于阻塞重新传输数据的需要。ATM扩大了网络能力以支持各种各样的应用和帮助网络管理者。使用ATM技术作为基

14、础，确保一个与广域网（WAN）的可接受界面，满足LAN中高宽带业务需求。传输管理设计保证用户得到他们所需要的服务质量。二、 ATM的现存问题及前景虽然ATM的相关技术及研究发展很快，但ATM总体上仍有待于进一步完善。无论在其开发和使用的实践中目前还存在一些问题，如ATM的话务量管理及拥塞控制方面的技术并不理想；目前ATM产品的价格普遍较高；ATM的标准尚不完善，在适应性、通用性及互操作性等方面均带来一些问题。尽管如此，ATM作为一种全新的交换技术和下一世纪通信技术的主流已是不容置疑的。ATM最早是作为新一代的电信技术基础而提出来的。其优势首先体现在构造骨干网上，因为一方面它有上Gb/s的容量，

15、再则，由于VP、VC技术的采用，容量和处理的灵活性是目前时分长途电话交换网所不能比拟的。从这点来看，也就决定了它在今后建设电信主于网中的地位。另一方面，目前较为普及的局域网虽然也采用了一些高速网络技术。如FDDI、100Base-T等，但采用这些技术的网络都有一个共同的特点。即都是基于所谓的媒体共享。这样，过多的共享必然会降低实际的传输速率，这已成为这类高速网络的一个症结。解决这个问题的有效方法即是从“共享式”转换为“交换式”，而ATM这种新型交换技术有其无可替代的优势。现在2Mb/s、34 Mb/s、45Mb/s 和155 Mb/s的ATM产品已经被人们所接受。在1995年春天，ATM论坛对

16、有关LAN仿真、新的ATM适配层和低速接入（E1/T1）等方面进行了标准化，这使得相应的ATM产品的竞争力进一步加强。就ATM的产品生产来看，已有50多家厂商生产ATM产品，另外尚有100多家厂商在开发有关ATM的交换、集线和路由设备。从有关ATM的商用化和现场试验来看，目前仅在美国就有十多个ATM现场试验，其中北卡罗来纳州的信息高速公路网是美国最大的一个ATM网。在加拿大，现已有七个地方性的ATM投入使用；在欧洲的芬兰、法国和德国等也开通了一些ATM商用业务；在亚太地区，如日本、韩国、新加坡等国亦有类似的计划。尽管ATM技术最终的完善和向实用和商业应用，随着其相关技术的完善和发展，必将会获得

17、广泛的应用。毫无疑问，ATM与同步光纤网（SONFT）的结合将构成21世纪通信的主体。三、 ATM在多媒体中的应用多媒体技术的应用领域非常广泛，几乎遍布各行各业以及人们生活的各个角落。由于多媒体技术具有直观、信息量大、易于接受和传播迅速等显著的特点，因此多媒体应用领域的拓展十分迅速。近年来，随着国际互联网的兴起，多媒体技术也渗透到国际互联网上，并随着网络的发展和延伸，不断地成熟和进步。ATM在分组交换技术上发展起来的快速分组交换技术，它采用统计时分复用技术，并且综合吸收了分组交换高效率和电路交换速度的优点，针对分组交换速率比较低的缺陷，利用电路交换几乎与协议处理无关的特点，通过高性能的硬件设备来提