多媒體與ATM技術

1、多媒體與ATM技術北京理工大學佳木斯遠程教學站北理工一班喬宇航學號：20001010110036搞要：近幾年，隨著多媒體技術的高速發(fā)展，國際互聯(lián)網的興起。ATM技術走上了電信領域的大舞臺。ATM，譯為“異步傳輸模式”，它是以高速分組傳送模式為主，綜合電信傳輸模式優(yōu)點的一種寬帶傳輸模式。ATM寬帶業(yè)務是目前最具發(fā)展前景的數(shù)據通信業(yè)務。它具有不依賴于業(yè)務，動態(tài)分配寬帶、統(tǒng)計復用，信元固定、交換速率高等特點。本文就將詳細闡述ATM技術。首先，進述的是ATM的基本理論。如：概念、規(guī)程、傳輸控制及其當中的業(yè)務類型。其次，談到ATM技術現(xiàn)存的問題及發(fā)展前景。最后，談到ATM在多媒體的應用。關鍵字：ATM技

2、術多媒體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 “l(fā)eading 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的基本理論1. 1、ATM基本概念ATM異步轉送模式（Asychronous Transfer Mode）的簡稱，它指的是“以信元為信息的傳輸、復用、和交換的基本單位的轉送方式”。ATM交換技術具有不依賴于業(yè)務、動態(tài)分配帶寬、統(tǒng)計復用、

6、信元固定、交換速率高等特點，是目前一種先進的交換技術。在世界范圍內，當前電信領域的技術熱點之一是寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網（BISDN）。異步轉移模式ATM技術是目前解決寬帶綜合業(yè)務的較被看好的一種實施方案。其實質是通過固定長度的信元（cell）實現(xiàn)的快速分組交換技術，它將交換、傳輸?shù)母拍钊诤显谝黄?，在一個統(tǒng)一的平臺上解決各種不同的通信業(yè)務需求。ATM寬帶業(yè)務是目前最具發(fā)展前景的數(shù)據通信業(yè)務。它結合了電路交換和分組交換的優(yōu)點，極大的提高了網絡的利用率。目前它突破了以上三種業(yè)務在速率上的極限（最高可達155M），并具有服務質量保證。ATM的業(yè)務類型ATM業(yè)務可以分為網絡業(yè)務和用戶業(yè)務，網絡業(yè)務是指網絡為

7、用戶提供承載的連接屬性和傳遞能力，通常稱為數(shù)據承載業(yè)務；而用戶業(yè)務是指業(yè)務提供者在網絡業(yè)務的基礎上向用戶提供的高層業(yè)務應用。1.2、ATM的特點靈活性：按需要動態(tài)分配電路帶寬，可以將一條物理傳輸通道動態(tài)劃分若干個子信道，每個子信道都能夠提供不同速率的業(yè)務。高速率：ATM簡化了協(xié)議的控制，時延少，傳輸速率達到N2MBPS622MBPS，可以滿足局域網和廣域通信的各種業(yè)務要求。多業(yè)務：ATM網絡作為多業(yè)務接入平臺，可以滿足數(shù)據、語音、圖象等不同傳輸速率的數(shù)字業(yè)務要求?？煽啃裕篈TM網絡提供良好的質量保證機制，可以保證視頻點播等帶寬實時業(yè)務的實現(xiàn)。安全性：用戶占用的帶寬相互獨立，完全消除共享帶寬帶來

8、的非法入侵等不安全因素。1.3、ATM規(guī)程ATM規(guī)程的最高層是ATM適配層（AAL）。它將高層來的用戶業(yè)務轉換成ATM中凈荷的格式和長度，到目的站后將它再轉換成原來的用戶業(yè)務。該層包括五個子層（AAL1AAL5），不同的ATM適配子層與ATM所支持的不同業(yè)務相一致。AAL1支持固定比特率（CBR）業(yè)務，如數(shù)字化的聲音和圖象信號，用于對信元延遲和丟失都敏感的應用；AAL2支持對時間敏感的可變比特率（VBR）業(yè)務；AAL3/4支持面向連接的突發(fā)性業(yè)務，和數(shù)據業(yè)務；AAL5支持突發(fā)的LAN數(shù)據業(yè)務。AAL層還可以將面向連接的ATM與面向無連接的數(shù)據綜合在一起，使ATM用戶能進行廣播和一點對多點通信。

9、1.4、ATM的傳輸控制監(jiān)視和管理信元在網絡中的傳輸叫作傳輸控制。它做得好壞至關重要，特別是對時延敏感的視頻數(shù)據。不同類型的通信需要不同水平的服務。一個ATM網對不同通信類型提供不同的QOS（服務質量）水平。ATM通信類型我們可以按ATM網的三個特性：帶寬、等待時間和信元延遲變化來對通信類型分類。帶寬是為支持某一連接的網絡容量大小。等待時間是與連接有關的延遲量。若需要低的等待時間意味著信元需要快速從網絡中的一點傳到另一點。信元延遲變化是每一相關信元組所經歷的延遲范圍。低的信元延遲變化意味著一組信元必須以相互間相隔不太遠的方式通過網絡。ATM網有三種通信類型：CRB（Constant bit r

10、ate 恒定位速率）、VRB（Variable bit rate 變化位速率）和ARB（Available bit rate 可用位速率）。CRB通信包括聲音和視頻。為完成這種通信，ATM提供一個恒定的帶寬、低等待時間和低信元延遲變化。VRB通信除了需求不同帶寬以外與CRB相似。ABR通信不需要確定帶寬或延遲參數(shù)并被許多數(shù)據應用所接受。ATM連接通過發(fā)出一個導致與ATM網協(xié)商的連接請求，ATM的一端請求ATM網絡與另外一端相連接。這一過程稱為連接建立程序。必須協(xié)商的多數(shù)可由ATMForum UN1 3.0指定，包括通信類型、恒定和峰值帶寬，信號序列長度及QOS級別。這一過程保證ATM網與端點建

11、立一個“條約”。網絡承諾遞交一個QOS，ATM端點承諾不送出比連接過程中所求的更多的通信量。當阻塞發(fā)生時，傳輸控制提供機制使網絡恢復狀態(tài)。ATM網使用三種傳輸控制技術：傳輸管制、傳輸整形和阻塞控制：（1） 傳輸管制（Traffic policing）ATM網為確保每一連接中的通信不超出協(xié)商的參數(shù)，ATM開關使用一個“漏水桶”算法來管理通信。想象在木水桶的底部有一個孔，水以固定速率（協(xié)率速率）從桶內（緩沖區(qū)）流區(qū)。當信息流超過協(xié)商速率和緩沖區(qū)溢出時，需要進行傳輸管制。每一個ATM信元有一個CLP（Cell Loss Priority）位，即信元丟失屬性位，用來開關置CLP位為1。這個信元只有在有

12、足夠網絡容量時，才能通過網絡被傳輸，如果沒有足夠的帶寬可獲得，CLP位不一致的信元被丟掉，這時需要彼一時新傳輸這些信元。CBR通信需要一個單一“漏桶”，因為在它的網絡協(xié)議中使用的是固定速率多數(shù)。VBR通信使用雙“漏桶”，一方面在一些分立的時間間隔監(jiān)視固定速率，另一方面在連接期間監(jiān)視最大（峰值）帶寬。如果任何一個值超過協(xié)議參數(shù)，ATM開關通過控制CLP位管理VBR通信。（2） 傳輸整形（Traffic Shaping）與傳輸管理制相似，傳輸整形是在用戶網絡界面上完成的。使用雙“漏桶”算法控制通信使流量速率遵守規(guī)定。完成傳輸整形的裝置是典型的用在PC機或工作站、橋、路由器和DSUs（數(shù)字服務單元）

13、中的ATM網絡適配器。（3） 阻塞控制阻塞會發(fā)生在任何網絡中，當一個用戶送出的數(shù)據大于網絡在可獲得帶寬內傳辦理量，就發(fā)生阻塞。當更多用戶向同一網絡辦理送數(shù)據時，對任一用戶可匹敵得的帶寬也隨著時間而改變。大多數(shù)網絡不能告訴使用者在任一給定的瞬間可獲得多少帶寬。其結果使用者沒有任何依據來控制所送數(shù)據的量。當送出的數(shù)據大于網絡所能處理的數(shù)據時，網絡緩沖區(qū)填滿并溢出，數(shù)據必須重新傳輸，這將進一步增加通信量更加使得網絡擁擠。ATM網絡執(zhí)行阻塞控制以使ABR通信能夠有效地使用帶寬。有效的阻塞控制可減少由于阻塞重新傳輸數(shù)據的需要。ATM擴大了網絡能力以支持各種各樣的應用和幫助網絡管理者。使用ATM技術作為基

14、礎，確保一個與廣域網（WAN）的可接受界面，滿足LAN中高寬帶業(yè)務需求。傳輸管理設計保證用戶得到他們所需要的服務質量。二、 ATM的現(xiàn)存問題及前景雖然ATM的相關技術及研究發(fā)展很快，但ATM總體上仍有待于進一步完善。無論在其開發(fā)和使用的實踐中目前還存在一些問題，如ATM的話務量管理及擁塞控制方面的技術并不理想；目前ATM產品的價格普遍較高；ATM的標準尚不完善，在適應性、通用性及互操作性等方面均帶來一些問題。盡管如此，ATM作為一種全新的交換技術和下一世紀通信技術的主流已是不容置疑的。ATM最早是作為新一代的電信技術基礎而提出來的。其優(yōu)勢首先體現(xiàn)在構造骨干網上，因為一方面它有上Gb/s的容量，

15、再則，由于VP、VC技術的采用，容量和處理的靈活性是目前時分長途電話交換網所不能比擬的。從這點來看，也就決定了它在今后建設電信主于網中的地位。另一方面，目前較為普及的局域網雖然也采用了一些高速網絡技術。如FDDI、100Base-T等，但采用這些技術的網絡都有一個共同的特點。即都是基于所謂的媒體共享。這樣，過多的共享必然會降低實際的傳輸速率，這已成為這類高速網絡的一個癥結。解決這個問題的有效方法即是從“共享式”轉換為“交換式”，而ATM這種新型交換技術有其無可替代的優(yōu)勢?，F(xiàn)在2Mb/s、34 Mb/s、45Mb/s 和155 Mb/s的ATM產品已經被人們所接受。在1995年春天，ATM論壇對

16、有關LAN仿真、新的ATM適配層和低速接入（E1/T1）等方面進行了標準化，這使得相應的ATM產品的競爭力進一步加強。就ATM的產品生產來看，已有50多家廠商生產ATM產品，另外尚有100多家廠商在開發(fā)有關ATM的交換、集線和路由設備。從有關ATM的商用化和現(xiàn)場試驗來看，目前僅在美國就有十多個ATM現(xiàn)場試驗，其中北卡羅來納州的信息高速公路網是美國最大的一個ATM網。在加拿大，現(xiàn)已有七個地方性的ATM投入使用；在歐洲的芬蘭、法國和德國等也開通了一些ATM商用業(yè)務；在亞太地區(qū)，如日本、韓國、新加坡等國亦有類似的計劃。盡管ATM技術最終的完善和向實用和商業(yè)應用，隨著其相關技術的完善和發(fā)展，必將會獲得

17、廣泛的應用。毫無疑問，ATM與同步光纖網（SONFT）的結合將構成21世紀通信的主體。三、 ATM在多媒體中的應用多媒體技術的應用領域非常廣泛，幾乎遍布各行各業(yè)以及人們生活的各個角落。由于多媒體技術具有直觀、信息量大、易于接受和傳播迅速等顯著的特點，因此多媒體應用領域的拓展十分迅速。近年來，隨著國際互聯(lián)網的興起，多媒體技術也滲透到國際互聯(lián)網上，并隨著網絡的發(fā)展和延伸，不斷地成熟和進步。ATM在分組交換技術上發(fā)展起來的快速分組交換技術，它采用統(tǒng)計時分復用技術，并且綜合吸收了分組交換高效率和電路交換速度的優(yōu)點，針對分組交換速率比較低的缺陷，利用電路交換幾乎與協(xié)議處理無關的特點，通過高性能的硬件設備來提