多媒體通信技術(shù)多媒體通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

多媒體通信技術(shù)多媒體通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第1頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

6.1

多媒體通信對(duì)通信網(wǎng)的要求

多媒體通信對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)的要求是相當(dāng)高的。它要求實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，或者多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的實(shí)時(shí)不間斷的信息傳輸。例如，在復(fù)雜的多媒體會(huì)議系統(tǒng)中，參與者能夠隨時(shí)加入或退出，能夠?qū)崿F(xiàn)分組開(kāi)小會(huì)、任意兩個(gè)與會(huì)者之間的信息傳遞等復(fù)雜功能。在多媒體通信系統(tǒng)中，在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的不再是單一的媒體，而是多種媒體綜合而成的一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)流。第2頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

在這些媒體中，有速率低至幾百比特的文本信息，也可能有速率高達(dá)數(shù)百兆比特的高清晰度電視信息。如何處理好速率相差如此懸殊的信息，這就對(duì)通信網(wǎng)提出了相當(dāng)高的要求，它不但要求網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息具有高速傳輸能力，還要求網(wǎng)絡(luò)對(duì)各種信息具有高效綜合能力，這些能力歸納起來(lái)有四點(diǎn)。第3頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

1．吞吐要求網(wǎng)絡(luò)的吞吐量就是它的有效比特率或有效帶寬，即傳輸網(wǎng)絡(luò)物理鏈路的比特率減去各種額外開(kāi)銷(xiāo)。為了簡(jiǎn)便，在許多情況下直接把吞吐量看成與系統(tǒng)的比特率相等，而實(shí)際吞吐量可能比這個(gè)值要小。除上述各種額外開(kāi)銷(xiāo)外，還有一些其他因素影響網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，如網(wǎng)絡(luò)擁塞、瓶頸、緩沖區(qū)容量、流量控制、節(jié)點(diǎn)或線路故障等。多媒體通信對(duì)網(wǎng)絡(luò)的吞吐需求具體有以下三個(gè)方面：第4頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)傳輸帶寬要求。由于多媒體傳輸由大量突變數(shù)據(jù)組成，并且常包括實(shí)時(shí)音頻和視頻信息，所以對(duì)于傳送多媒體信息的網(wǎng)絡(luò)來(lái)講，它必須有充足可用的傳輸帶寬來(lái)完成多媒體信息的傳送，這同時(shí)也意味著網(wǎng)絡(luò)必須具備成倍處理這類(lèi)信息資源的能力。在通信擁塞時(shí)，有效帶寬的不足常常導(dǎo)致端到端延遲的增加及分組的丟失。同時(shí)多媒體通信業(yè)務(wù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，其帶寬要求與通信質(zhì)量密切相關(guān)，通常高帶寬意味著高質(zhì)量，但高帶寬也意味著高成本和高代價(jià)，實(shí)踐中一般根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境采取帶寬與質(zhì)量的折中方案。第5頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

不同的媒體對(duì)通信網(wǎng)的速率要求有所不同，但一個(gè)多媒體應(yīng)用往往要涉及兩個(gè)以上的媒體，并常以圖像數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)量大）為核心，故多媒體網(wǎng)絡(luò)至少要能滿(mǎn)足壓縮圖像傳輸?shù)囊蟆?/p>

(2)存儲(chǔ)帶寬的要求。在吞吐量大的網(wǎng)絡(luò)中，接收端系統(tǒng)必須保證有足夠的緩沖空間來(lái)接收不斷送來(lái)的多媒體信息。另外，緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)輸入速率也必須足夠大，以便容納從網(wǎng)絡(luò)不斷傳來(lái)的數(shù)據(jù)流。這種數(shù)據(jù)輸入速率有時(shí)被看作緩沖區(qū)存儲(chǔ)帶寬。第6頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(3)流量要求。多媒體通信網(wǎng)絡(luò)必須能夠處理一些諸如視頻、音頻信息之類(lèi)的冗長(zhǎng)信息流，簡(jiǎn)要來(lái)講，就是網(wǎng)絡(luò)必須有足夠的吞吐能力來(lái)確保大帶寬信道在延長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)的有效性。例如，如果用戶(hù)要發(fā)送流量為30Gbit的信息流，而網(wǎng)絡(luò)只提供給用戶(hù)1.5Mb/s的吞吐能力及5s的時(shí)間片是肯定不夠的。但是如果網(wǎng)絡(luò)允許用戶(hù)持續(xù)不斷地使用這個(gè)1.5Mb/s的信道，則這個(gè)流量要求就能夠得以滿(mǎn)足，如果網(wǎng)絡(luò)在任何時(shí)刻都存在許多數(shù)據(jù)流，那么該網(wǎng)絡(luò)的有效吞吐能力就必須大于或等于所有這些數(shù)據(jù)流的比特率的總和。第7頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2．實(shí)時(shí)性和可靠性要求多媒體通信的實(shí)時(shí)性要求，除了與網(wǎng)絡(luò)速率相關(guān)，還受通信協(xié)議的影響。在多媒體通信中，為了獲得真實(shí)的臨場(chǎng)感，一般對(duì)實(shí)時(shí)性的要求都很高，即對(duì)傳輸?shù)臅r(shí)延要求越小越好。例如，語(yǔ)音和圖像可以接受的時(shí)延都要求小于0.25s，靜止圖像要求小于1s。在分組交換中，組與組之間的延時(shí)小于10ms時(shí)圖像才有連續(xù)感。第8頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

由于多媒體應(yīng)用在一定程度上是允許傳輸網(wǎng)絡(luò)存在錯(cuò)誤的，因此若要精確地量化表示多媒體網(wǎng)絡(luò)的差錯(cuò)控制要求是困難的，容許錯(cuò)誤存在的原因是源于人類(lèi)感知能力的局限，比如，一個(gè)冗長(zhǎng)的視頻流中個(gè)別組塊出了錯(cuò)，這種錯(cuò)誤通常人眼是感覺(jué)不到的。音頻傳輸同樣也會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似情況，但是人的視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)對(duì)這類(lèi)錯(cuò)誤的容忍程度則不同。同時(shí)由于在多媒體通信系統(tǒng)中對(duì)所傳輸?shù)男畔⒋蠖疾扇×藟嚎s編碼的措施，為了獲得高的可靠性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)誤碼性能的要求也很高。如壓縮的活動(dòng)圖像，可接受的誤碼率應(yīng)小于10-6，誤分組率應(yīng)小于10-9；對(duì)于數(shù)據(jù)的誤碼則要求為0。第9頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

不同媒體對(duì)通信網(wǎng)的要求見(jiàn)表6.1-1所示。為了滿(mǎn)足多媒體通信要求，網(wǎng)絡(luò)要能滿(mǎn)足這些參數(shù)的不同組合。第10頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一表6.1-1

不同媒體對(duì)通信網(wǎng)的要求第11頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3.時(shí)空約束在多媒體通信系統(tǒng)中同一對(duì)象的各種媒體之間是相互約束、相互關(guān)聯(lián)的，它包括空間上和時(shí)間上的關(guān)聯(lián)及約束，多媒體通信系統(tǒng)必須正確反映它們之間的這種約束關(guān)系。而信息傳輸又具有串行性，這就要求采取延遲同步的方法進(jìn)行再合成，包括時(shí)間合成、空間合成以及時(shí)空同步等三個(gè)方面。時(shí)間合成將在時(shí)間軸上統(tǒng)一原來(lái)屬于同一時(shí)間軸上各類(lèi)媒體的時(shí)序，使其能在時(shí)間上正確表現(xiàn)；空間合成則是指在空間上媒體的排放位置，最后使時(shí)間空間統(tǒng)一成正確的表現(xiàn)。第12頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

通過(guò)時(shí)間上的合成、空間上的合成，達(dá)到多種媒體的時(shí)空一致的目的。目前，在視頻、音頻系統(tǒng)中，主要的約束還是時(shí)間上的同步，實(shí)時(shí)情況下，網(wǎng)絡(luò)必須以最小的延遲來(lái)傳輸視頻、音頻信息流，并且必須同時(shí)到達(dá)，然而，借助于緩沖區(qū)技術(shù)，未必絕對(duì)要求并行的音頻和視頻流同時(shí)抵達(dá)，當(dāng)兩數(shù)據(jù)流基本上同時(shí)到達(dá)時(shí)，我們就把它們稱(chēng)作是同步流。第13頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4.分布處理要求從用戶(hù)角度出發(fā)，對(duì)通信網(wǎng)期望是高速率和高帶寬、多媒體化、個(gè)人通信、可靠和保密、智能化等諸多方面。從技術(shù)角度出發(fā)，未來(lái)通信是多網(wǎng)合一，業(yè)務(wù)綜合和多媒體化是其發(fā)展重點(diǎn)，但目前的現(xiàn)狀是多網(wǎng)共存（如電話網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、廣播電視網(wǎng)等），媒體各異（聲、圖、文等），必須針對(duì)這種情況研究如各種媒體信息分布環(huán)境下的運(yùn)行，通過(guò)分布環(huán)境解決多點(diǎn)多人合作、遠(yuǎn)程多媒體信息服務(wù)等問(wèn)題。第14頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

如此看來(lái)，現(xiàn)有的高速（寬帶）光纖通信網(wǎng)，高速計(jì)算機(jī)或工作站應(yīng)該是多媒體通信的理想網(wǎng)絡(luò)。然而，問(wèn)題并非如此簡(jiǎn)單，這里存在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的瓶頸問(wèn)題?，F(xiàn)有的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要是針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸制定的，所以在很多方面不適合聲音、圖像信息的傳輸。此外，協(xié)議的層次過(guò)多，額外增加了傳輸開(kāi)銷(xiāo)，影響傳輸效率；而且在這種網(wǎng)絡(luò)中，由聲音和圖像傳輸?shù)耐话l(fā)性引起網(wǎng)絡(luò)擁擠不能有效地排除，如此等等，更進(jìn)一步增加了實(shí)現(xiàn)聲音和圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)碾y度。這種對(duì)實(shí)時(shí)性和同步性的嚴(yán)格要求，迫使我們必須加緊研制針對(duì)多媒體信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。第15頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

6.2

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)對(duì)多媒體通信的支撐情況

目前的通信網(wǎng)絡(luò)大體上分為三類(lèi):一類(lèi)為電信網(wǎng)絡(luò)，如公用電話網(wǎng)（PSTN）、分組交換網(wǎng)（PSPDN）、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）、窄帶和寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（N-ISDN和B-ISDN）等；一類(lèi)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，如局域網(wǎng)（LAN）、廣域網(wǎng)（WAN）、光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）、分布列隊(duì)雙總線（DQDB）等；一類(lèi)為電視傳播網(wǎng)絡(luò)，如有線電視網(wǎng)（CATV）、混合光纖同軸網(wǎng)（HFC）、衛(wèi)星電視網(wǎng)等。第16頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

這些通信網(wǎng)絡(luò)雖然可以傳輸多媒體信息，但都不同程度地存在著各種缺陷，因?yàn)檫@些網(wǎng)絡(luò)都是在一定歷史條件下為了某種應(yīng)用而建立的，有的是網(wǎng)絡(luò)本身的結(jié)構(gòu)不適合傳輸多媒體信息，有的則是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不能滿(mǎn)足多媒體通信的要求。從總體上說(shuō)，一個(gè)真正能為各種多媒體信息服務(wù)的通信網(wǎng)絡(luò)必須達(dá)到數(shù)據(jù)速率大于

100Mb/s，連接時(shí)間從秒級(jí)到幾個(gè)小時(shí)這兩個(gè)主要方面要求。第17頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

還需要增加語(yǔ)音、數(shù)據(jù)圖像、視頻信息的檢索服務(wù)以及有用戶(hù)參與控制和無(wú)用戶(hù)參與控制的分布服務(wù)能力；增加網(wǎng)絡(luò)控制能力以適應(yīng)不同媒體傳輸?shù)男枰?；提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)以適應(yīng)不同應(yīng)用要求；提高網(wǎng)絡(luò)交換能力以適應(yīng)不同數(shù)據(jù)流的需要。根據(jù)這些要求，下面分析現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)多媒體通信的支撐情況分析。第18頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

1．公共交換電話網(wǎng)（PSTN）

PSTN是目前普及程度最高、成本最低的公用通信網(wǎng)絡(luò)，它在網(wǎng)絡(luò)互連中有廣泛的應(yīng)用。PSTN以電路交換為基礎(chǔ)，即通過(guò)呼叫，在收、發(fā)端之間建立起一個(gè)獨(dú)占的物理通道，該通道有固定的帶寬。由于路由固定，延時(shí)較低，而且不存在延時(shí)抖動(dòng)問(wèn)題，這對(duì)保證連續(xù)媒體的同步和實(shí)時(shí)傳輸是有利的。但是電話信道帶寬較窄，且用戶(hù)線是模擬的，多媒體信息需要經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)器（Modem）接入。第19頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

目前，V.90標(biāo)準(zhǔn)的Modem傳輸速率可達(dá)

56kb/s，這給開(kāi)放低速率的多媒體通信業(yè)務(wù)（例如，低質(zhì)量的可視電話和多媒體會(huì)議）提供了可能性。當(dāng)然，可以通過(guò)對(duì)用戶(hù)雙絞線作技術(shù)改造（如xDSL、ISDN等技術(shù)），使用戶(hù)線帶寬增加到2Mb/s甚至更高，基本上可以支撐多媒體通信的所有業(yè)務(wù)。第20頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2．分組交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN）

PSPDN是基于X.25協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，它可以動(dòng)態(tài)地對(duì)用戶(hù)的信息流分配帶寬，有效地解決突發(fā)性、大信息流的傳輸問(wèn)題，需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在發(fā)送端被分割成單元（分組或稱(chēng)打包），各節(jié)點(diǎn)交換機(jī)存儲(chǔ)來(lái)自用戶(hù)的數(shù)據(jù)包，等待電路空閑時(shí)發(fā)送出去。由于路由的不固定和線路繁忙程度的不同，各個(gè)數(shù)據(jù)包從發(fā)送端到接收端經(jīng)歷的延時(shí)可能很不相同，而且網(wǎng)絡(luò)由軟件完成復(fù)雜的差錯(cuò)控制和流量控制，造成較大的延時(shí)，這些都使連續(xù)媒體的同步和實(shí)時(shí)傳輸成為問(wèn)題。第21頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

隨著光纖越來(lái)越普遍地作為傳輸媒介，傳輸出錯(cuò)的概率越來(lái)越小，在這種情況下，重復(fù)地在鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層實(shí)施差錯(cuò)控制，不僅顯得冗余，而且浪費(fèi)帶寬，增加報(bào)文傳輸延遲。由于PSPDN是在早期低速、高出錯(cuò)率的物理鏈路基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其特性已不再適應(yīng)目前多媒體應(yīng)用所需要的高速遠(yuǎn)程鏈接的要求，因此，PSPDN不適合于開(kāi)放多媒體通信業(yè)務(wù)。第22頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一3．?dāng)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）

DDN利用電信數(shù)字網(wǎng)的數(shù)字通道傳輸，采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)，提供固定或半永久連接的電路交換型鏈接，傳輸速率為n×64kb/s(n=1～31)或更高，其傳輸通道對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)完全“透明”，可支持其他協(xié)議。它的延時(shí)低且固定（在10個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)接條件下最大時(shí)延不超過(guò)

40ms），帶寬較寬，適于多媒體的實(shí)時(shí)傳輸。但是，無(wú)論開(kāi)放點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、還是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通信，都需要網(wǎng)管中心來(lái)建立和釋放連接，這就限制了它的服務(wù)對(duì)象必須是大型用戶(hù)。第23頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一4．幀中繼網(wǎng)絡(luò)（FR）

FR是一種簡(jiǎn)化的幀交換模式，由于信息轉(zhuǎn)移僅在鏈路層處理，因此簡(jiǎn)化了交換過(guò)程和協(xié)議，具有較高的吞吐量和較低的延時(shí)，同時(shí)利用統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)向用戶(hù)動(dòng)態(tài)提供網(wǎng)絡(luò)資源，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，可靠性高，靈活性強(qiáng)，對(duì)中高速、突發(fā)性強(qiáng)的多媒體業(yè)務(wù)極具吸引力。尤其是利用FR作為多媒體用戶(hù)接入方式是經(jīng)濟(jì)有效的方案。在當(dāng)前LAN迅速發(fā)展以及幀中繼網(wǎng)不斷完善的情況下，幀中繼網(wǎng)將是開(kāi)放會(huì)議電視業(yè)務(wù)的LAN遠(yuǎn)程互聯(lián)的一種優(yōu)選技術(shù)。第24頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

5．交換多兆比特?cái)?shù)據(jù)服務(wù)（SMDS）

SMDS是由遠(yuǎn)程通信運(yùn)營(yíng)者設(shè)計(jì)的服務(wù)，可滿(mǎn)足對(duì)高性能無(wú)連接局域網(wǎng)互連日益增長(zhǎng)的需求。SMDS是高速服務(wù)，用戶(hù)利用它可通過(guò)交換SMDS數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行通信。SMDS是面向無(wú)連接的網(wǎng)絡(luò)，被交換信息塊長(zhǎng)度可變。用戶(hù)可借助路由器通過(guò)SMDS連接不同的局域網(wǎng)。為了避免無(wú)連接服務(wù)專(zhuān)用性方面的問(wèn)題，SMDS提供了一個(gè)封閉的用戶(hù)組服務(wù)，可提供多點(diǎn)廣播服務(wù)。SMDS控制了用戶(hù)接口輸出的比特率、規(guī)定用戶(hù)必須服從的速率從

1.5～45Mb/s。SMDS的比特率、延遲和多點(diǎn)廣播性能適合大多數(shù)多媒體應(yīng)用。第25頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6．窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（N-ISDN）

N-ISDN也是以電路交換為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)，因此也具有延時(shí)低而固定的特點(diǎn)。它的用戶(hù)接入速率有兩種：基本速率（BRI）144kb/s(2B+D)和基群速率（PRI）2.048kb/s(30B+D)。

由于ISDN實(shí)現(xiàn)了端到端的數(shù)字連接，從而可以支持包括話音、數(shù)據(jù)、圖像等各種多媒體業(yè)務(wù)，能夠滿(mǎn)足不同用戶(hù)的要求。通過(guò)多點(diǎn)控制單元建立多點(diǎn)連接，在N-ISDN上開(kāi)放較高質(zhì)量的可視電話會(huì)議和電視會(huì)議是目前最成熟的技術(shù)。第26頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一7．計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)（LAN）

LAN是在許多范圍內(nèi)（例如大的部門(mén)、系統(tǒng)及集團(tuán)中）普遍使用的網(wǎng)絡(luò)。LAN的特點(diǎn)首先是利用一個(gè)單獨(dú)的媒體將所有的端系統(tǒng)連接起來(lái)；其次是以基帶方式傳輸，在這種模式中，時(shí)間片被分給所有站和每個(gè)站的所有通信。之后，數(shù)據(jù)流被分成幀，利用幀進(jìn)行傳輸。以太網(wǎng)、令牌環(huán)傳送網(wǎng)和FDDI為3種常見(jiàn)的共享媒體LAN。第27頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)100Base-T快速以太網(wǎng)：使用常規(guī)以太網(wǎng)存取共享媒體的模式（CSMA-CD），但它卻運(yùn)行于100Mb/s工作段。現(xiàn)在100Base-T快速以太網(wǎng)已有兩種變形：一種是運(yùn)行在優(yōu)質(zhì)的非屏蔽雙絞線上；而另一種則適合于低質(zhì)的雙絞線，這種仍在使用，并且可以重新加以利用。第28頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(2)100VG-AnyLAN：不同于100Base-T，它僅僅使用以太網(wǎng)的幀格式，而不是面向連接的CSMA-CD媒體的存取方法。所有的段都被連接到一個(gè)集線器上。這種技術(shù)有一種支持基于服務(wù)的多媒體應(yīng)用的潛能，其復(fù)雜點(diǎn)是內(nèi)部集線器的連接容量有可能成為瓶頸。同步FDDI和令牌環(huán)是完全適合已有硬件的軟件機(jī)制，它們提供對(duì)環(huán)的有界存取時(shí)間和每個(gè)站的平均比特率的保證，因此，提供了一個(gè)不錯(cuò)的對(duì)完全等時(shí)性機(jī)制的近似方法。第29頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(3)FDDI-II：又稱(chēng)等時(shí)FDDI。它是一項(xiàng)完全不同的技術(shù)，和FDDI不兼容，用來(lái)處理實(shí)時(shí)多媒體服務(wù)。它在每信道6Mb/s的16個(gè)寬帶信道上支持完全的等時(shí)性機(jī)制（這是一種專(zhuān)用帶寬技術(shù)，設(shè)計(jì)支持等時(shí)的固定位速率(CBR)應(yīng)用）。這些信道與線路類(lèi)似而且完全適合要求固定比特率的多媒體應(yīng)用。第30頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(4)等時(shí)以太網(wǎng)和FDDI-II共同的方面：它除了提供一個(gè)10Mb/s的常規(guī)以太網(wǎng)服務(wù)外，還提供一個(gè)運(yùn)行于被分成96條線路的附加6Mb/s的信道。每條這樣的線路仿真一條ISDN的線路，于是一個(gè)連接于等時(shí)以太網(wǎng)上的站通過(guò)單一連接器可得到常規(guī)數(shù)據(jù)服務(wù)和ISDN服務(wù)。一個(gè)中心集線器可把局部的站點(diǎn)和外部的公用ISDN服務(wù)互連起來(lái)，并提供一個(gè)信關(guān)功能使每個(gè)站可以在無(wú)附加連線或裝備的情況下實(shí)現(xiàn)存取功能。第31頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

從上面的LAN技術(shù)可以看出，LAN在其通信機(jī)制下，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接不成為問(wèn)題，但是每個(gè)包的延遲時(shí)間不能保證相等，它與網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度有很大的關(guān)系，這顯然不適合于連續(xù)媒體的實(shí)時(shí)傳輸。為了解決這個(gè)問(wèn)題，將目前通信領(lǐng)域中較為先進(jìn)的ATM交換技術(shù)引入LAN的主干網(wǎng)，解決了主干網(wǎng)的帶寬、等待時(shí)間和延時(shí)抖動(dòng)等問(wèn)題，這就是ATM局域網(wǎng)仿真技術(shù)(LANE)，這種方法允許現(xiàn)有應(yīng)用軟件在ATM局域網(wǎng)上運(yùn)行，可采用不同的技術(shù)在ATM網(wǎng)上仿真局域網(wǎng)。LANE支持傳統(tǒng)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)以無(wú)連接模式傳輸，也支持局域網(wǎng)多點(diǎn)發(fā)送與廣播發(fā)送功能，還允許ATM局域網(wǎng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)橋或路由器連接現(xiàn)有的局域網(wǎng)。第32頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

在概念上，這種方法較接近于100Mb/s交換以太網(wǎng)。LAN成為集中器和交換設(shè)備的網(wǎng)狀群體，每個(gè)站有一個(gè)對(duì)最近的集線器點(diǎn)的專(zhuān)用的訪問(wèn)。它們的差別在于：LANE可提供的設(shè)備范圍以及對(duì)某些多媒體服務(wù)有用的最大存取速度；LANE技術(shù)在用戶(hù)端通過(guò)局域網(wǎng)仿真技術(shù)仍然使用原有的無(wú)連接方式的通信協(xié)議，同時(shí)采取對(duì)實(shí)時(shí)性有要求的數(shù)據(jù)包以高的傳輸優(yōu)先級(jí)等措施，使改進(jìn)后的LAN可以提供桌面多媒體會(huì)議和其他寬帶多媒體業(yè)務(wù)。第33頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

8．Internet網(wǎng)

Internet網(wǎng)是路由器和專(zhuān)線構(gòu)成的數(shù)據(jù)網(wǎng)，它可以通過(guò)電話網(wǎng)、分組網(wǎng)和局域網(wǎng)接入。Internet以其豐富的網(wǎng)上資源、方便的游覽工具和快捷的電子郵件等特點(diǎn)在世界范圍內(nèi)迅速發(fā)展與普及。另一方面，Internet在發(fā)展初期并沒(méi)有考慮在其網(wǎng)絡(luò)中傳輸實(shí)時(shí)多媒體通信業(yè)務(wù)，其使用的通信協(xié)議為T(mén)CP/IP，由于該協(xié)議難以保證多媒體業(yè)務(wù)所要求的實(shí)時(shí)性，因此，在Internet網(wǎng)絡(luò)上開(kāi)展實(shí)時(shí)多媒體應(yīng)用存在一定問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，IETF

(Internet工程任務(wù)組)制定了一些新的補(bǔ)充協(xié)議（例如RSVP和RTP），以解決在Internet網(wǎng)上連續(xù)媒體的同步和實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題。第34頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一9．有線電視(CATV)網(wǎng)

CATV網(wǎng)是已經(jīng)建立起來(lái)的伸展到千家萬(wàn)戶(hù)的寬頻帶網(wǎng)絡(luò)，能否利用這一設(shè)施提供寬帶多媒體服務(wù)自然是人們關(guān)心的問(wèn)題。但是CATV網(wǎng)是分配型的網(wǎng)絡(luò)，不具備電信網(wǎng)的交換功能，因此難以開(kāi)展非分配型(例如多媒體會(huì)議)的多媒體業(yè)務(wù)。要解決這個(gè)問(wèn)題，必須對(duì)CATV網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行雙向改造。當(dāng)光纖鋪設(shè)到小區(qū)后，結(jié)合經(jīng)雙向改造后的CATV網(wǎng)絡(luò)，從小區(qū)到用戶(hù)的短距離同軸電纜的帶寬可以拓寬到750MHz以上，然后通過(guò)頻分多路復(fù)用技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)電話、模擬電視廣播和交互式數(shù)字點(diǎn)播電視(VOD)等業(yè)務(wù)共網(wǎng)傳輸，第35頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

從而實(shí)現(xiàn)寬帶多媒體業(yè)務(wù)。從以上現(xiàn)有各種網(wǎng)絡(luò)對(duì)多媒體通信業(yè)務(wù)支撐情況的分析，我們可以看到，無(wú)論哪種網(wǎng)絡(luò)，或多或少存在一些需要解決的問(wèn)題，而改造這些網(wǎng)絡(luò)必須采用相應(yīng)的技術(shù)，這是我們?cè)谙乱徽露嗝襟w通信的接入技術(shù)里要介紹的知識(shí)。第36頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

6.3

寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）

從目前來(lái)看，寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(B-ISDN)是多媒體通信的發(fā)展方向之一。它采用異步轉(zhuǎn)移模式(ATM)交換技術(shù)，其特點(diǎn)是傳輸通道帶寬大(155～622Mb/s)；以固定長(zhǎng)度(53byte)的信元進(jìn)行高速交換，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)?。荒軌蛱幚硗话l(fā)性信息，可以動(dòng)態(tài)分配帶寬；收、發(fā)端通過(guò)虛電路(VC)進(jìn)行連接，并保證提供網(wǎng)絡(luò)和終端在連接建立時(shí)所商定的服務(wù)質(zhì)量(QoS)，諸如最小帶寬、最大延時(shí)、延時(shí)變化和服務(wù)類(lèi)型等；第37頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

通過(guò)建立多條虛電路可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)連接等等。這些特點(diǎn)表明，在目前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的條件下，B-ISDN是提供綜合多媒體業(yè)務(wù)(窄帶與寬帶，會(huì)議型與分配型，實(shí)時(shí)與非實(shí)時(shí))的理想支撐環(huán)境。它可支持任何速率的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，其中可開(kāi)放從語(yǔ)言、數(shù)據(jù)到視頻等業(yè)務(wù)。它可在單一的網(wǎng)絡(luò)上提供電話、數(shù)據(jù)、電視、高清晰度圖像等現(xiàn)有的多種通信業(yè)務(wù)，并能適應(yīng)將來(lái)新業(yè)務(wù)的發(fā)展需要，能夠支持幾乎所有的多媒體應(yīng)用。當(dāng)某些業(yè)務(wù)的特性發(fā)生變化時(shí)，其網(wǎng)絡(luò)不需要任何變化就可適應(yīng)。第38頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ATM是支持B-ISDN服務(wù)的技術(shù)，它相當(dāng)于一種分組交換技術(shù)。選擇它來(lái)支持

B-ISDN是為了優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源，避免由于連接暫時(shí)空閑時(shí)產(chǎn)生的空時(shí)隙引起帶寬浪費(fèi)，提供給連接系統(tǒng)吸收它們的通信量突發(fā)的可能性，而且也不必迫使它們建立與它們平均比特率匹配的線路。采用固定的信元長(zhǎng)度有利于建立能夠處理成千上萬(wàn)用戶(hù)鏈路的快速和模塊化交換機(jī)。第39頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ATM是面向連接的，也可模仿一個(gè)無(wú)連接服務(wù)。端系統(tǒng)可以同時(shí)與其他用戶(hù)系統(tǒng)建立若干個(gè)虛通路（VC）。其中一些VC可以合并為虛通道（VP）。ATM與X.25服務(wù)的主要區(qū)別是，ATM的虛擬連接是同一個(gè)特定的服務(wù)類(lèi)別相聯(lián)系而建立的。

ATM運(yùn)行于一個(gè)數(shù)字傳輸?shù)讓咏Y(jié)構(gòu)上，該結(jié)構(gòu)可以是PDH或SDH。ATM也可同模擬傳輸共存。家庭用戶(hù)的接入采取混合方式，用一條模擬信道來(lái)傳輸模擬電視信號(hào)，用ATM數(shù)字信道來(lái)傳輸VOD或交互式電視等數(shù)字服務(wù)。第40頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

現(xiàn)在已經(jīng)定義了ATM的四種主要服務(wù)類(lèi)型：線路仿真、具有可變比特率的“異步”連接、數(shù)據(jù)連接服務(wù)以及無(wú)連接服務(wù)。

ATM可用于局域網(wǎng)。在廣域網(wǎng)環(huán)境中，關(guān)鍵的問(wèn)題是公用遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)公司為用戶(hù)提供哪些服務(wù)。ATM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于：它可以與應(yīng)用需求相符合的服務(wù)建立聯(lián)系。所規(guī)定的比特率和誤碼率滿(mǎn)足音頻和視頻流的實(shí)時(shí)傳輸要求。第41頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

B-ISDN網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要包括網(wǎng)絡(luò)分層以及虛通路和虛通道的應(yīng)用。B-ISDN網(wǎng)包括物理層、ATM層以及其上的各層。ATM傳輸網(wǎng)由ATM層和物理層構(gòu)成。物理層的傳輸功能被進(jìn)一步分解為傳輸通道、數(shù)字段和再生段三級(jí)；而ATM層的傳輸功能被進(jìn)一步分解為虛通路級(jí)和虛通道級(jí)。虛通路鏈路是兩個(gè)相鄰ATM實(shí)體間傳遞ATM信元的單向通信能力的。級(jí)連的虛通路鏈路組成虛通路連接。用戶(hù)與用戶(hù)、用戶(hù)與網(wǎng)以及網(wǎng)與網(wǎng)之間的信息傳遞是由虛通路連接實(shí)現(xiàn)的。第42頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一B-ISDN是大型綜合通信網(wǎng)，支持多終端上多個(gè)用戶(hù)的多種通信業(yè)務(wù)，網(wǎng)中必定會(huì)出現(xiàn)大量的速率不等的虛通路，在高速環(huán)境下對(duì)這些虛通路進(jìn)行管理必然存在很大的困難。為了減少管理的復(fù)雜性，采用了分級(jí)的辦法，即在物理傳輸層和虛通路之間引入虛通道概念，虛通道指有相同終點(diǎn)的一束虛通路。虛通道是考慮到網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)提出的，它將網(wǎng)的控制管理功能主要局限在由虛通路組成的較少的虛通道上，可減少控制所需的功能，從而減少控制所需的成本。第43頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.4

基于IP的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò)

為了適應(yīng)多媒體通信業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，提供一個(gè)可擴(kuò)展的多媒體通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)支撐多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，是通信服務(wù)提供者以及相關(guān)技術(shù)人員追求的目標(biāo)。隨著基于IP的業(yè)務(wù)種類(lèi)的增加，采用基于IP的寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立支持多媒體業(yè)務(wù)的統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)已經(jīng)成為一種經(jīng)濟(jì)的、高效率的做法。第44頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

基于IP的寬帶網(wǎng)絡(luò)是以光纖為傳輸介質(zhì)，大容量的密集波分復(fù)用(DWDM)為傳輸通道，SDH/SONET、ATM或千兆以太網(wǎng)為組網(wǎng)模式，第三層/第四層路由交換機(jī)為交換平臺(tái)，綜合提供基于IP的各種多媒體業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)?；贗P的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)在運(yùn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)時(shí)能保證服務(wù)質(zhì)量的IP網(wǎng)，各種寬帶多媒體業(yè)務(wù)可以直接在寬帶IP網(wǎng)上運(yùn)行。這種寬帶IP網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)真正的綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)，它可以提供數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻的綜合傳輸業(yè)務(wù)，并能為企事業(yè)單位以及個(gè)人用戶(hù)接入因特網(wǎng)提供多種寬帶接入。第45頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

新一代的寬帶網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必須建立在當(dāng)前最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸和交換的基礎(chǔ)上。目前實(shí)現(xiàn)寬帶的IP網(wǎng)絡(luò)的典型技術(shù)有：IPoverSDH、IPoverATM、IPoverWDM、IPoverDWDM等。第46頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

6.4.1

IPoverATM技術(shù)

IPoverATM的基本原理和工作方式為：將IP數(shù)據(jù)包在ATM層全部封裝為ATM信元，以ATM信元形式在信道中傳輸。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)接收到一個(gè)IP數(shù)據(jù)包時(shí)，它首先根據(jù)IP數(shù)據(jù)包的IP地址通過(guò)某種機(jī)制進(jìn)行路由地址處理，按路由轉(zhuǎn)發(fā)。隨后，按已計(jì)算的路由在ATM網(wǎng)上建立虛電路（VC）。以后的IP數(shù)據(jù)包將在此虛電路VC上以直通

（Cut-Through）方式傳輸，再經(jīng)過(guò)路由器，從而有效地解決了IP的路由器的瓶頸問(wèn)題，并將IP包的轉(zhuǎn)發(fā)速度提高到交換速度。第47頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

用ATM來(lái)支持IP業(yè)務(wù)有兩個(gè)必須解決的問(wèn)題：其一是ATM的通信方式是面向連接的，而IP是面向無(wú)連接的，要在一個(gè)面向連接的網(wǎng)上承載一個(gè)面向無(wú)連接的業(yè)務(wù)，有很多問(wèn)題需要解決，如呼叫建立時(shí)間、連接持續(xù)期等等；其二是ATM是以ATM地址尋址的，IP通信是以IP地址來(lái)尋址的，而IPoverATM是以ATM網(wǎng)絡(luò)來(lái)承載IP數(shù)據(jù)包的，因此，IP地址和ATM地址之間的映射是一個(gè)很大的難題。IPoverATM分層模型與封裝示意如圖6.4-1所示。第48頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

圖6.4-1

IPoverATM分層模型與封裝示意圖第49頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

1.迭加模式迭加模式是指IP網(wǎng)的尋址是迭加在ATM尋址的基礎(chǔ)上的，通俗一點(diǎn)說(shuō)，在迭加模式中ATM的尋址方式是不變的，IP地址在邊緣設(shè)備中映射成ATM地址，IP包據(jù)此傳向另一端邊緣設(shè)備。迭加模式的最大特點(diǎn)是在ATM網(wǎng)中不論是用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)信令還是網(wǎng)絡(luò)間信令均不變，對(duì)ATM網(wǎng)來(lái)說(shuō)，IP業(yè)務(wù)只是它承載的業(yè)務(wù)之一，ATM的其他功能照樣存在，不受影響。迭加模式的優(yōu)點(diǎn)是采用標(biāo)準(zhǔn)的ATMForum或ITU-T的信令標(biāo)準(zhǔn)，與標(biāo)準(zhǔn)的ATM網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)兼容。第50頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

缺點(diǎn)是傳送IP包的效率較低。迭加模式最典型的有局域網(wǎng)仿真（LANE）、在ATM上傳送傳統(tǒng)的IP（CIPOA：ClassicalIPoverATM）和ATM上的多協(xié)議（MPOA：MultiprotocoloverATM）等。但該技術(shù)對(duì)組播業(yè)務(wù)的支持僅限于邏輯子網(wǎng)內(nèi)部，子網(wǎng)間的組播需通過(guò)傳統(tǒng)路由器，因而對(duì)廣播和多發(fā)業(yè)務(wù)效率較低。第51頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

1）ClassicalIPoverATM(CIPOA)CIPOA的目的是把ATM作為IP的低層數(shù)據(jù)鏈路層，而應(yīng)用層還是基于傳統(tǒng)的IP。最初在傳統(tǒng)IP網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)ATM只是用ATM替代了LAN線，正因如此，ATM網(wǎng)絡(luò)需要分割成不同的邏輯子網(wǎng)（LIS），LIS之間通信需要路由器。在ATM網(wǎng)中沒(méi)有廣播功能，因此，傳統(tǒng)的廣播地址解析協(xié)議（ARP）被基于客戶(hù)/服務(wù)器模式的ATMARP協(xié)議所取代。第52頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一CIPOA的每個(gè)包需要經(jīng)過(guò)特別封裝后才能在ATMSVC/PVC鏈路上傳輸，而封裝所遵循的協(xié)議為“路由LLC/SNAP”。一個(gè)缺省的邏輯鏈路/子網(wǎng)接入?yún)f(xié)議（LLC/SNAP）封裝8字節(jié)段，用來(lái)在ATM上傳送IP和ATM

ARP包，這些包用AAL5封裝適配后直接映射到ATM信元中，這些信元用虛連接（預(yù)定的PVC或交換式的SVC）傳送。對(duì)于SVC的呼叫建立，需要ATM論壇的UNI3.1/4.0或ITU-T的Q.2931信令。由于采用了“路由LLC/SNAP”封裝協(xié)議，CIPOA的傳輸效率比“VCMuxing”封裝方式更高，并且由于使用了SVC或PVC，因此其組網(wǎng)方式也比較靈活。第53頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

當(dāng)然，CIPOA存在不足之處，主要有兩點(diǎn)：第一是CIPOA在建立連接和傳輸IP數(shù)據(jù)包的過(guò)程中，若要跨LIS，則就要經(jīng)過(guò)路由器，因此，如果網(wǎng)絡(luò)的范圍越大，可能經(jīng)過(guò)的路由器越多，網(wǎng)絡(luò)延時(shí)就越大。由于路由器層成為了網(wǎng)絡(luò)性能的瓶頸，因此，CIPOA僅適合小型ATM網(wǎng)絡(luò)。其次是CIPOA不支持多址傳遞和廣播業(yè)務(wù)，若要在ATM網(wǎng)絡(luò)上傳輸IP廣播包，則不能使用CIPOA。第54頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2）LANE局域網(wǎng)仿真

LANE是ATM論壇推出的用來(lái)在ATM網(wǎng)上仿真Eerthnet/802.3和TokenRing/802.5。利用局域網(wǎng)仿真，現(xiàn)有的LAN應(yīng)用能在ATM網(wǎng)上進(jìn)行通信，就像在傳統(tǒng)的用MAC地址進(jìn)行尋址的LAN上一樣，可提供組播和廣播數(shù)據(jù)傳送。LANE運(yùn)行在MAC層，任何第三層協(xié)議可在其上運(yùn)行，相反，CIPOA只能運(yùn)行IP協(xié)議。第55頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ATM網(wǎng)絡(luò)上提供局域網(wǎng)仿真LANE目的，是實(shí)現(xiàn)LAN通過(guò)ATM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)的同時(shí)，為L(zhǎng)AN從共享媒體到ATM網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)過(guò)渡，基于這兩點(diǎn)考慮，LANE可以放置于路由器中或者是本地的LAN的服務(wù)器。LANE設(shè)計(jì)時(shí)有兩個(gè)基本出發(fā)點(diǎn)：第56頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)LANE協(xié)議的設(shè)計(jì)不應(yīng)該影響現(xiàn)有的LAN的工作方式，即在LAN的內(nèi)部不應(yīng)該發(fā)生任何改動(dòng)，LAN的終端用戶(hù)仍舊可以使用原有的應(yīng)用程序進(jìn)行工作，并不需要作任何更改，保護(hù)原有的硬件和軟件的投資。

(2)LANE協(xié)議的實(shí)現(xiàn)不應(yīng)該包含在ATM交換機(jī)中，因?yàn)長(zhǎng)ANE顯然是一種過(guò)渡策略，是為ATM網(wǎng)絡(luò)和局域網(wǎng)互聯(lián)設(shè)立的一種協(xié)議方式，不應(yīng)該進(jìn)入ATM交換機(jī)，否則隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，不同的適配協(xié)議都將進(jìn)入交換設(shè)備，使得交換軟件變得非常復(fù)雜和難以管理。所以在ATM網(wǎng)絡(luò)上的LANE下信息的傳輸應(yīng)該作為無(wú)差別的數(shù)據(jù)。第57頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

這樣最直接的方式是將LANE協(xié)議放入路由器中，不同LAN通過(guò)相應(yīng)的LANE路由器和遠(yuǎn)端的LAN進(jìn)行相連，這是一個(gè)非常不錯(cuò)的主張。考慮到LAN通過(guò)路由器可能會(huì)和遠(yuǎn)端的服務(wù)器相連，同時(shí)在LANE環(huán)境中遠(yuǎn)端服務(wù)器可能還需完成其他以下局域網(wǎng)的操作，提供多個(gè)局域網(wǎng)互聯(lián)情況下的虛擬局域網(wǎng)VLAN(VirtualLocalAreaNetwork)的業(yè)務(wù)，即多個(gè)LAN中的用戶(hù)可以組成虛擬網(wǎng)絡(luò)，好像他們是在同一個(gè)LAN上工作，所有遠(yuǎn)端服務(wù)器上還必須運(yùn)行相應(yīng)的LANE的軟件。圖6.4-2給出LANE仿真協(xié)議結(jié)構(gòu)，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，ATM-LAN之間的轉(zhuǎn)換部分并沒(méi)有命名為L(zhǎng)ANE路由器，是因?yàn)樵摬糠种贿M(jìn)行了MAC協(xié)議轉(zhuǎn)換。第58頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖6.4-2

LANE協(xié)議結(jié)構(gòu)第59頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

在LANE運(yùn)行環(huán)境中，用戶(hù)設(shè)備(工作站或計(jì)算機(jī))是直接和傳統(tǒng)的局域網(wǎng)相連的，局域網(wǎng)通過(guò)LAN/ATM轉(zhuǎn)換設(shè)備與ATM交換機(jī)相連，然后再和遠(yuǎn)端的ATM主機(jī)相聯(lián)系。在LAN主機(jī)向ATM主機(jī)傳送信息過(guò)程中，LAN/ATM轉(zhuǎn)換設(shè)備接收到局域網(wǎng)分組后，去除校驗(yàn)FCS(FrameCheckSequence)，并加上標(biāo)志頭，送往AAL5協(xié)議分拆成適合ATM網(wǎng)絡(luò)傳送的信元形式。在ATM主機(jī)端可以執(zhí)行相逆的操作過(guò)程，將信元形式的數(shù)據(jù)通過(guò)AAL5重新組裝成LANE形式。由于LANE是工作在第二層，可以支持不同上層協(xié)議如IPX、TCP/IP、DEC網(wǎng)絡(luò)等，所以這種方式可以非常方便地建立各種LAN的

互聯(lián)。第60頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

根據(jù)上面的分析我們可以看到，LANE是已有的局域網(wǎng)、ATM交換網(wǎng)絡(luò)以及LANE設(shè)備為基礎(chǔ)組成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)能夠使不同LAN網(wǎng)絡(luò)互通時(shí)傳輸速率大大提高，而且能夠給用戶(hù)提供原有局域網(wǎng)所能提供的所有服務(wù)?？梢哉J(rèn)為，LANE是在傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡(luò)上疊加一層高速局域網(wǎng)。第61頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一LANE協(xié)議采用的是客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器(Client/Server)模式，原有LAN主機(jī)運(yùn)行的客戶(hù)機(jī)程序，執(zhí)行簡(jiǎn)單操作；ATM主機(jī)相當(dāng)服務(wù)器，完成對(duì)整個(gè)LANE網(wǎng)絡(luò)的配置，執(zhí)行模擬廣播操作等功能。根據(jù)加載的設(shè)備和運(yùn)行功能的具體功能不同，LANE協(xié)議可分為：局域網(wǎng)仿真客戶(hù)機(jī)LEC(LANEmulationClient)、局域網(wǎng)仿真服務(wù)器LES(LANEmulationServer)以及局域網(wǎng)仿真配置服務(wù)器LECS(LANEmulationServer)和廣播未知服務(wù)器BUS(BroadcastandUnknownServer)，其中最為重要的是LEC和LES兩部分軟件。LANE的組成邏輯配置如圖6.4-3所示，下面分別介紹LANE的協(xié)議組成。第62頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖6.4-3

ATM局域網(wǎng)仿真配置結(jié)構(gòu)第63頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一LEC：在LANE中組成單元是LAN，LEC是作為L(zhǎng)AN和ATM主機(jī)等LANE的端點(diǎn)系統(tǒng)的代理(Agent)接入LANE網(wǎng)絡(luò)，主要完成MAC地址和ATM地址的轉(zhuǎn)換，所以每個(gè)LEC都有相應(yīng)的ATM地址標(biāo)號(hào)，作為ATM網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的基礎(chǔ)。

LES：LES為一個(gè)特定的LANE的控制和管理軟件，完成動(dòng)態(tài)登錄和MAC地址轉(zhuǎn)換工作，是LANE在ATM網(wǎng)絡(luò)上順利運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)。第64頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一LECS：LECS負(fù)責(zé)提供整個(gè)ATM網(wǎng)絡(luò)的配置消息，包括向LEC提供LES地址。

BUS：BUS用于完成廣播(點(diǎn)到多點(diǎn))數(shù)據(jù)傳輸功能,用于傳送未知目標(biāo)地址信息流或是特定的廣播信息，對(duì)于前者類(lèi)似于局域網(wǎng)的廣播傳輸機(jī)制。第65頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一LES、LECS和BUS作為L(zhǎng)ANE的服務(wù)器軟件，在整個(gè)LANE中的位置非常靈活，ATM論壇并沒(méi)有規(guī)定這些軟件運(yùn)行的位置，實(shí)際上它們可以運(yùn)行于ATM交換機(jī)、ATM主機(jī)和ATM/LAN轉(zhuǎn)換設(shè)備。為了保證維護(hù)和管理的方便并且提高系統(tǒng)的可靠性，大多數(shù)廠家需在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上實(shí)施這些服務(wù)器軟件，而一般不在工作站上實(shí)現(xiàn)。第66頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

盡管LANE可以大大簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)配置和維護(hù)，并且支持各種聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，但它仍有許多不足之處：由于LAN是以支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)為主，因此，其所有發(fā)起的ATMSVC連接都屬于沒(méi)有指定比特率的連接，QoS級(jí)別較低。所以，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量較大時(shí)，LAN不適宜于實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的應(yīng)用，比如話音和視頻等。第67頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

3）MPOAMPOA（MultipleProtocoloverATM）可以認(rèn)為是對(duì)LANE和CIPOA的進(jìn)一步擴(kuò)展，目的是提供一種高性能、低延遲，并可以承載多種高層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和ATM協(xié)議的映射，建立網(wǎng)絡(luò)層上的VPN(VirtualPrivateNetwork)，從而充分利用ATM提供的各種服務(wù)性能。為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，MPOA采用了虛擬路由器（VirtualRouter）的概念：首先，由于LANE路由器在鏈路層上完成協(xié)議轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致路由器的處理能力低，所以，MPOA的路由器將基于網(wǎng)絡(luò)層建立地址映射。第68頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

其次，由于LANE網(wǎng)絡(luò)中存在LES，可以在ATM網(wǎng)絡(luò)中直接建立LANE路由器之間的互聯(lián)。顯然，MPOA中應(yīng)該設(shè)置相應(yīng)的路由器RS（RouterServer）以完成全網(wǎng)的路由選擇。最后，由于RS已具備了尋徑功能，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)層路由器可退化為信息轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備（稱(chēng)為邊緣設(shè)備），從而降低網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的成本。第69頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一MPOA克服了CIPOA和LANE的主要缺點(diǎn)之一，就是不同子網(wǎng)之間通信的中間路由器，中間路由器需要把信元組裝成第三層的包，進(jìn)行路由選擇后再把包分段封裝成ATM信元進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，MPOA允許在不同的子網(wǎng)用戶(hù)之間直接建立一條較短的VCC連接，而不需要中間的重組和分段，在同一子網(wǎng)內(nèi)，MPOA和LANE相同。第70頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一MPOA包括MPOA客戶(hù)機(jī)和MPOA服務(wù)器。MPOA客戶(hù)機(jī)可以是ATM主機(jī)或通過(guò)邊緣設(shè)備與ATM相連的非ATM網(wǎng)段主機(jī)，邊緣設(shè)備之間可以進(jìn)行第二層的橋接或第三層的轉(zhuǎn)發(fā)，通過(guò)短路徑的VCC傳送。MPOA客戶(hù)機(jī)具有監(jiān)視第三層的分組流的功能，當(dāng)檢測(cè)到去往某一特定目的地的連續(xù)的分組流時(shí)，MPOA客戶(hù)機(jī)向MPOA服務(wù)器查詢(xún)目的地ATM地址或去往目的地的ATM邊緣設(shè)備的ATM地址，用來(lái)建立短路徑VCC。第71頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一MPOA服務(wù)器用IETF定義的下一跳解析協(xié)議（NHRP）沿著相應(yīng)的路由傳播解析包，直至到網(wǎng)絡(luò)目的地的出口ATM地址解析到。MPOA使用分布式虛擬路由技術(shù)，連接ATM子網(wǎng)和傳統(tǒng)的LAN子網(wǎng)的邊緣設(shè)備類(lèi)似于虛擬路由器的接口卡，而與邊緣設(shè)備相連的整個(gè)ATM網(wǎng)則是虛擬路由器的轉(zhuǎn)發(fā)背板。分組轉(zhuǎn)發(fā)功能和路由計(jì)算功能相分離，路由計(jì)算由路由服務(wù)器完成，這種分離與傳統(tǒng)的路由器相比，提高了轉(zhuǎn)發(fā)效率和吞吐量。分組使用LANE或LLC/SNAP封裝格式，用AAL5直接適配成ATM信元，可使用SVC連接。第72頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

2.集成模式集成模式是指將IP網(wǎng)設(shè)備和ATM網(wǎng)設(shè)備集成在一起。在集成模式中，ATM網(wǎng)的尋址已不再是獨(dú)立的，ATM網(wǎng)中的尋址將要受到IP網(wǎng)設(shè)備的干預(yù)。在集成模式下，IP網(wǎng)的設(shè)備和ATM網(wǎng)設(shè)備是集成在一起的，IP網(wǎng)的控制設(shè)備一般可稱(chēng)為IPC，它具有傳統(tǒng)路由器的功能，能完成IP網(wǎng)的路由功能，并具有控制建立ATM虛通路的能力。IPC是一個(gè)邏輯功能塊，它可以是一個(gè)獨(dú)立的物理設(shè)備，也可以不是一個(gè)獨(dú)立的物理設(shè)備，而是ATM交換機(jī)中的一個(gè)功能模塊，但它是必不可少的。第73頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一ATM交換設(shè)備一般仍為普通ATM交換機(jī)，但它也有十分重大的改變，最大的變化在信令（UNI和NNI），它們之間的信令已不再是ATMForum或ITU-T的信令，而是一套特別的控制方式。其目的在于能快速建立連接，以滿(mǎn)足無(wú)連接IP業(yè)務(wù)快速切換的要求。集成模型的實(shí)現(xiàn)技術(shù)主要有：Ipsilon公司（已被Nokia收購(gòu)）提出的IP交換（IPSwitch）技術(shù)、Cisco公司提出的標(biāo)記交換（Tagswitch）技術(shù)和IETF推薦的多協(xié)議標(biāo)簽交換（MPLS）技術(shù)。第74頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）IPSwitch技術(shù)

IPSwitch技術(shù)的目的是在快速交換硬件上獲得最有效的IP實(shí)現(xiàn)，將無(wú)連接的IP和面向連接的ATM的優(yōu)點(diǎn)互補(bǔ)。IP交換是標(biāo)準(zhǔn)的ATM交換加上連接于ATM交換機(jī)端口上的智能的軟件控制器，即IP交換控制器。IP交換機(jī)將數(shù)據(jù)流的初始分組交給標(biāo)準(zhǔn)的路由模塊（IP交換機(jī)的一部分）處理，當(dāng)IP交換機(jī)看到一個(gè)流中有足夠的分組時(shí)，認(rèn)為它是長(zhǎng)期的，就同相鄰的IP交換機(jī)或邊緣設(shè)備建立流標(biāo)記，后續(xù)的分組就可以高速地標(biāo)記交換，將緩慢的路由模塊旁路。IP交換網(wǎng)關(guān)或邊緣設(shè)備負(fù)責(zé)從非標(biāo)記分組向標(biāo)記分組和分組到ATM數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。第75頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

為了以無(wú)連接形式操作每一次交換過(guò)程，IPSwitch完全改變了ATM的控制軟件，移走了信令軟件、ATM路由協(xié)議、LAN仿真服務(wù)器、路由服務(wù)器、地址解析服務(wù)器等。Ipsilon開(kāi)發(fā)了一個(gè)簡(jiǎn)明的底層控制協(xié)議GSMP(GeneralSwitchManagementProtocol：通用交換管理協(xié)議)，允許IPSwitch控制器直接訪問(wèn)ATM硬件。另外，還開(kāi)發(fā)了IFMP協(xié)議（IpsilonFlowManagementProtocol：Ipsilon流量管理協(xié)議），以便把IP流與ATM的VC(VirtualChannel)關(guān)聯(lián)起來(lái)。不能劃分為流的IP包在控制器的控制下按傳統(tǒng)路由器的方式轉(zhuǎn)發(fā)，而IP流則可以在ATM交換引擎中交換。IPSwitch的結(jié)構(gòu)如圖6.4-4所示。第76頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖6.4-4

IPSwitch的結(jié)構(gòu)示意圖第77頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖6.4-5

ATM與IPSwitch地址映射比較第78頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

由于采用了GSMP和IFMP協(xié)議，允許IPSwitch直接控制ATM交換機(jī)硬件并直接處理IP包頭部信息，因而簡(jiǎn)化了地址映射，如圖6.4-5所示。而減少地址映射的步驟可以節(jié)約帶寬，減少延遲和復(fù)雜性，同時(shí)也使IP流映射到VC交換成為可能。第79頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一IPSwitch技術(shù)也支持不同的QoS要求，當(dāng)然這是“直通”發(fā)生以后，通過(guò)ATM不同的QoS保證PVC虛電路要求來(lái)實(shí)現(xiàn)的，具體的QoS實(shí)現(xiàn)由ATM交換機(jī)來(lái)完成。為了保證端到端的QoS，IPSwitch網(wǎng)關(guān)要求支持RSVP協(xié)議，并可以把RSVP指定的QoS要求映射到IPSwitch技術(shù)的QoS級(jí)別上。盡管IPSwitch技術(shù)在保留原IP網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上引入了“直通”技術(shù)，大大提高了IP網(wǎng)絡(luò)的性能，但也存在一些不足之處：首先，沒(méi)有充分利用ATM網(wǎng)絡(luò)的靈活性（SVC交換虛電路）和動(dòng)態(tài)路由帶來(lái)的好處；第80頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

其次，IPSwitch對(duì)QoS的支持也是不完全的。雖然IPSwitch技術(shù)可以為不同種類(lèi)的IP流提供不同的QoS級(jí)別，但是，對(duì)于屬于同一IP流種類(lèi)的各個(gè)連接而言，其QoS的要求是得不到保證的（因?yàn)榭赡軙?huì)產(chǎn)生“隊(duì)頭阻塞”現(xiàn)象）。第81頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一2）Tagswitch技術(shù)

TagSwitch是由CISCO公司提出的一種多層交換技術(shù)。其主要思想是將第二層ATM交換技術(shù)與第三層路由技術(shù)相結(jié)合，充分利用ATM的QoS特性，提高傳輸效率。與IPSwitch不同的是，TagSwitch不是依賴(lài)數(shù)據(jù)流的驅(qū)動(dòng)來(lái)建立標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)的，而是依賴(lài)于控制驅(qū)動(dòng)（有一個(gè)相當(dāng)于ATM協(xié)議的控制平面）的，TagSwitch網(wǎng)絡(luò)由TagEdgeRouters和TagSwitchingRouters組成。IP包在TagEdgeRouters上進(jìn)行標(biāo)記封裝，下一跳的路由確定依賴(lài)標(biāo)準(zhǔn)路由算法（如OSPF、BGP等）。標(biāo)記的綁定和分布采用標(biāo)記分布協(xié)議（TagDistributionProtocol，TDP）。第82頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖6.4-6

TagSwitch網(wǎng)絡(luò)工作示意圖第83頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一TagSwitch網(wǎng)絡(luò)既不運(yùn)送ATM信元，也不運(yùn)送TCP/IP包，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部進(jìn)行的只是Tag交換，即Tag對(duì)貼有標(biāo)記的數(shù)據(jù)包進(jìn)行交換。Tag交換機(jī)可以看作是路由器和ATM交換機(jī)的結(jié)合體，Tag邊緣路由器既支持TagSwitch，也支持傳統(tǒng)的IP路由網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在Tag交換網(wǎng)的外圍，傳統(tǒng)的IP路由網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)Tag邊緣路由器接入作為骨干的Tag交換網(wǎng)絡(luò)。TagSwitch網(wǎng)絡(luò)工作示意圖如圖

6.4-6所示。第84頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

TagSwitch技術(shù)工作過(guò)程為：首先，由TDP建立路由和標(biāo)簽映射，類(lèi)似于ATM中的PVC的建立。第二步是Tag邊緣路由器接收傳統(tǒng)的IP數(shù)據(jù)包，并依據(jù)IP包的目的地址給數(shù)據(jù)包打上不同的標(biāo)記，發(fā)送給與它相連的Tag交換機(jī)，同時(shí)，它也完成一些第三層的增值業(yè)務(wù)。第三步是Tag交換網(wǎng)絡(luò)中的Tag交換機(jī)依據(jù)數(shù)據(jù)包上的標(biāo)記對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行交換和處理。最后是出口端的Tag邊緣路由器負(fù)責(zé)移去數(shù)據(jù)包上的標(biāo)記，并向傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò)送出IP數(shù)據(jù)包。第85頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

像IPSwitch技術(shù)一樣，TagSwitch技術(shù)支持IETF的RSVP協(xié)議，可以把RSVP指定的QoS要求映射到TagSwitch技術(shù)的QoS級(jí)別上，從而支持端到端的QoS保證。TagSwitch技術(shù)可以提高路由器的轉(zhuǎn)發(fā)能力，從而提高整個(gè)IP網(wǎng)絡(luò)的性能，但是同樣存在路由器（將被改造為T(mén)ag邊緣路由器）費(fèi)用高和管理復(fù)雜的問(wèn)題，而且也增加了ATM交換機(jī)（將被改造為T(mén)ag交換機(jī)）的費(fèi)用和復(fù)雜性。第86頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

3）MPLS

MPLS是從Cisco的標(biāo)記交換演變而來(lái)的，它給數(shù)據(jù)包加上標(biāo)簽，并根據(jù)標(biāo)簽來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。標(biāo)簽是一個(gè)短的、固定長(zhǎng)度的標(biāo)識(shí)符，僅具有局部意義，用來(lái)識(shí)別特定的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)。加到包上的標(biāo)簽標(biāo)識(shí)了這個(gè)包所屬的轉(zhuǎn)發(fā)等價(jià)類(lèi)（FEC）。通常，根據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層目的地址來(lái)決定包應(yīng)該屬于哪個(gè)FEC。第87頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一MPLS網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成如圖6.4-7所示，MPLS網(wǎng)絡(luò)由標(biāo)簽交換路由器（LSR）和標(biāo)簽邊緣路由器（LER）組成。LER位于MPLS網(wǎng)絡(luò)的邊界上，連接著各類(lèi)用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)以及其他MPLS網(wǎng)絡(luò)。LER對(duì)到達(dá)的IP包進(jìn)行分析，根據(jù)路由表和一定的依據(jù)（如目的地址前綴的匹配、業(yè)務(wù)類(lèi)型等）將包劃分為若干FEC，并為其加上特定的標(biāo)簽，然后再向下一跳轉(zhuǎn)發(fā)。MPLS的中間路由器(LSR)就根據(jù)到達(dá)包的標(biāo)簽來(lái)決定其轉(zhuǎn)發(fā)方向，即根據(jù)到達(dá)包的標(biāo)簽（入標(biāo)簽）檢索得到含有出標(biāo)簽和轉(zhuǎn)發(fā)方向的下一跳標(biāo)簽轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)（NHLEF），然后根據(jù)該項(xiàng)給出的信息以新的標(biāo)簽來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)包。第88頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

這個(gè)新標(biāo)簽取代舊標(biāo)簽的過(guò)程在MPLS中稱(chēng)為標(biāo)簽互換（LabelSwapping），各個(gè)中間路由器以相同的方法轉(zhuǎn)發(fā)包，直到數(shù)據(jù)包到達(dá)離開(kāi)MPLS域的邊緣路由器。在傳統(tǒng)IP中，每個(gè)路由器對(duì)同一個(gè)FEC的每個(gè)分組都要進(jìn)行分類(lèi)和選擇下一跳；而在MPLS中，對(duì)于一分組，只是在它進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)進(jìn)行FEC分類(lèi)，并分配一個(gè)相應(yīng)的標(biāo)記，網(wǎng)絡(luò)中的LSR則不再需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)層頭進(jìn)行分析，直接根據(jù)標(biāo)記進(jìn)行處理。第89頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖6.4-7

MPLS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第90頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一LSR之間通過(guò)標(biāo)簽分配協(xié)議（LDP）分配和分發(fā)標(biāo)簽信息。標(biāo)簽分配協(xié)議是一個(gè)LSR通知其他LSRs關(guān)于標(biāo)記FEC綁定信息的一系列過(guò)程。一般來(lái)說(shuō)，由下游節(jié)點(diǎn)向上游節(jié)點(diǎn)分發(fā)標(biāo)記，連成一串的標(biāo)記就構(gòu)成了LSP。在單播中，LDP有兩種方式來(lái)進(jìn)行標(biāo)記的分發(fā)：獨(dú)立方式（Independent）和受控方式（Ordered）。在獨(dú)立方式中，任何節(jié)點(diǎn)可以在任何時(shí)候?yàn)槊恳粋€(gè)它認(rèn)識(shí)的流進(jìn)行標(biāo)記分發(fā)；受控方式中，一個(gè)流的標(biāo)記分發(fā)從這個(gè)流所屬的出口節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，這樣可以保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)標(biāo)記與流的映射是完整一致的。第91頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

不論是獨(dú)立還是受控方式，可以采用自由模式（liberalmode）或保守模式（conservativemode）分發(fā)標(biāo)記。在自由模式中，向所有鄰近的LSRs分發(fā)一個(gè)FEC的標(biāo)記，而不管自己是否是這些節(jié)點(diǎn)在此FEC上的下一跳。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)路由發(fā)生變化時(shí)，可以立即使用預(yù)先分發(fā)好的標(biāo)記，但這將消耗更多的標(biāo)記。保守模式只分發(fā)給下一跳是自己的那些節(jié)點(diǎn)，這樣可以節(jié)省標(biāo)記空間。第92頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一MPLS將面向連接的概念部分引入IP網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包在MPLS網(wǎng)絡(luò)中沿著標(biāo)簽交換路徑（LSP）轉(zhuǎn)發(fā)。LSP的建立可以?xún)煞N方式進(jìn)行：獨(dú)立的LSP控制方式（IndependentLSPControl）和順序的LSP控制方式（OrderedLSPControl）。在獨(dú)立控制方式中，每個(gè)LSR針對(duì)它所能識(shí)別的某個(gè)FEC，各自獨(dú)立地決定將某個(gè)標(biāo)簽綁定在上面，并向?qū)Φ裙?jié)點(diǎn)發(fā)布該標(biāo)簽——FEC綁定消息。這與傳統(tǒng)IP數(shù)據(jù)報(bào)路由選擇方式相似：各個(gè)節(jié)點(diǎn)獨(dú)立地決定如何處理各IP包，依賴(lài)于路由選擇算法的迅速收斂來(lái)保證每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的正確傳遞。第93頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

而在順序的LSP控制方式中，只有在某個(gè)LSR是特定FEC的出節(jié)點(diǎn)，或者該LSR已經(jīng)從該FEC的下一跳收到一個(gè)關(guān)于該FEC的標(biāo)簽綁定信息時(shí)，才將一個(gè)標(biāo)簽綁定到該FEC上并向上游發(fā)布。對(duì)于傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)，可以使用生存時(shí)間(TTL)來(lái)限制環(huán)路（Loop）對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的降低。第94頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

而用ATM交換硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)MPLS交換功能時(shí)，標(biāo)簽由VPI／VCI域攜帶。由于ATM硬件不能進(jìn)行TTL遞減操作，因此無(wú)法提供環(huán)路保護(hù)。另外，ATM交換機(jī)一般不支持多點(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)到多點(diǎn)VC，因而交換機(jī)就無(wú)法支持VC合并，所以用ATM交換機(jī)實(shí)現(xiàn)MPLS的關(guān)鍵是環(huán)路的檢測(cè)預(yù)防以及VC合并。第95頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

3．IPoverATM的特點(diǎn)

IPoverATM的優(yōu)點(diǎn)：（1）由于ATM技術(shù)本身能提供QoS保證，因此可利用此特點(diǎn)提高IP業(yè)務(wù)的服務(wù)

質(zhì)量。（2）具有良好的流量控制均衡能力以及故障恢復(fù)能力，網(wǎng)絡(luò)可靠性高。（3）適應(yīng)于多業(yè)務(wù)，具有良好的網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展能力。（4）對(duì)其他幾種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議如IPX等能提供支持。第96頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一IPoverATM的缺點(diǎn)：（1）IPoverATM還不能提供完全的QoS保證。（2）對(duì)IP路由的支持一般，IP數(shù)據(jù)包分割加入大量頭信息，造成很大的帶寬浪費(fèi)（20％～30％）。（3）在復(fù)制多路廣播方面缺乏高效率。（4）由于ATM本身技術(shù)復(fù)雜，從而導(dǎo)致管理復(fù)雜。第97頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一6.4.2

IPoverSDH技術(shù)

IPoverSDH以SDH網(wǎng)絡(luò)作為IP數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的物理傳輸網(wǎng)絡(luò)。它使用鏈路及PPP協(xié)議對(duì)IP數(shù)據(jù)包進(jìn)行封裝，把IP分組，根據(jù)RFC1662規(guī)范簡(jiǎn)單地插入到PPP幀中的信息段。再由SDH通道層的業(yè)務(wù)適配器把封裝后的IP數(shù)據(jù)包映射到SDH的同步凈荷中，然后向下，經(jīng)過(guò)SDH傳輸層和段層，加上相應(yīng)的開(kāi)銷(xiāo)，把凈荷裝入一個(gè)SDH幀中，最后到達(dá)光層，在光纖中傳輸。SDH是基于時(shí)分復(fù)用的，在網(wǎng)管的配置下完成半永久性連接的網(wǎng)，在IPoverSDH中，SDH只可能有一種工作方式，即SDH只可能以鏈路方式來(lái)支持IP網(wǎng)。第98頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一SDH作為鏈路來(lái)支持IP網(wǎng)，由于它不能參與IP網(wǎng)的尋址，它的作用只是將路由器以點(diǎn)到點(diǎn)的方式連接起來(lái)，提高點(diǎn)到點(diǎn)之間的傳送速率，它不可能從總體上提高IP網(wǎng)的性能。這種IP網(wǎng)其本質(zhì)上仍是一個(gè)路由器網(wǎng)。IP網(wǎng)整體性能的提高將取決于路由器技術(shù)是否有突破性進(jìn)展。千兆路由器在技術(shù)上是有突破的，但是技術(shù)的突破帶來(lái)了設(shè)備復(fù)雜度的提高，由于這種突破性技術(shù)目前并不能廣泛用于普通路由器中，除非全網(wǎng)路由器都采用千兆路由器（IPoverSDH），否則就不可能從整體上提高IP網(wǎng)的水平。第99頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

另外，SDH是依靠網(wǎng)管來(lái)完成端到端的半永久性連接的配置的，一個(gè)大網(wǎng)完全依靠網(wǎng)管來(lái)配置是不可想象的。所以，千兆路由器（IPoverSDH）只可能在干線上用，用以疏導(dǎo)高速率數(shù)據(jù)流。IPoverSDH保留了IP面向無(wú)連接的特征，其分層模型與封裝示意如圖6.4-8所示。第100頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖6.4-8

IPoverSDH分層模型與封裝示意圖第101頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

1.PPP協(xié)議

PPP協(xié)議最初是作為在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路上進(jìn)行IP通信的封裝協(xié)議，它定義了IP地址的分配和管理、異步和同步封裝、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議復(fù)用、鏈路配置、鏈路質(zhì)量測(cè)試、差錯(cuò)測(cè)試等規(guī)范。PPP是一個(gè)簡(jiǎn)單的OSI第二層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。其頭部只有兩個(gè)字節(jié)，沒(méi)有地址信息，只是按點(diǎn)到點(diǎn)順序，面向無(wú)連接。PPP協(xié)議可將IP數(shù)據(jù)包切成PPP幀（符合RFC1662：PPPinHDLC-LinkFraming）以滿(mǎn)足映射到SDH／Sonet幀結(jié)構(gòu)（符合RFC1619：PPPoverSDH）上的要求。第102頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一1）PPP鏈路建立過(guò)程

PPP協(xié)議中提供了一整套方案來(lái)解決鏈路建立、維護(hù)、拆除、上層協(xié)議協(xié)商、認(rèn)證等問(wèn)題。PPP協(xié)議包含：鏈路控制協(xié)議LCP（LinkControlProtocol）、網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議NCP（Network[JP3]ControlProtocol）、認(rèn)證協(xié)議，認(rèn)證協(xié)議最常用的有口令驗(yàn)證協(xié)議PAP（Password

Authentication

Protocol）

和挑戰(zhàn)握手驗(yàn)證協(xié)議CHAP（Challenge-HandshakeAuthenticationProtocol）。第103頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一

LCP負(fù)責(zé)創(chuàng)建、維護(hù)或終止一次物理連接。NCP是一簇協(xié)議，負(fù)責(zé)解決物理連接上運(yùn)行什么網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以及解決上層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)生的問(wèn)題。PPP鏈路操作過(guò)程狀態(tài)遷移如圖

6.4-9所示。一個(gè)典型的鏈路建立過(guò)程分為三個(gè)階段：創(chuàng)建階段、認(rèn)證階段和網(wǎng)絡(luò)協(xié)商

階段。第104頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一圖6.4-9

PPP鏈路操作過(guò)程狀態(tài)遷移圖第105頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(1)創(chuàng)建階段。LCP負(fù)責(zé)創(chuàng)建鏈路。在這個(gè)階段，將對(duì)基本的通信方式進(jìn)行選擇。鏈路兩端設(shè)備通過(guò)LCP向?qū)Ψ桨l(fā)送配置信息包。一旦一個(gè)配置成功信息包被發(fā)送且被接收，就完成了交換，進(jìn)入了LCP開(kāi)啟狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)注意，在鏈路創(chuàng)建階段，只是對(duì)驗(yàn)證協(xié)議進(jìn)行選擇，而不作用戶(hù)驗(yàn)證。第106頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(2)認(rèn)證階段。在這個(gè)階段，客戶(hù)端會(huì)將自己的身份發(fā)送給遠(yuǎn)端的接入服務(wù)器。該階段使用一種安全驗(yàn)證方式避免第三方竊取數(shù)據(jù)或冒充遠(yuǎn)程客戶(hù)接管與客戶(hù)端的連接。在認(rèn)證完成之前，禁止從認(rèn)證階段前進(jìn)到網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議階段。如果認(rèn)證失敗，認(rèn)證者應(yīng)該躍遷到鏈路終止階段。在這一階段里，只有鏈路控制協(xié)議、認(rèn)證協(xié)議和鏈路質(zhì)量監(jiān)視協(xié)議的信息包是被允許的。在該階段里接收到的其他的信息包必須被丟棄。最常用的認(rèn)證協(xié)議有口令驗(yàn)證協(xié)議（PAP）和挑戰(zhàn)握手驗(yàn)證協(xié)議（CHAP）。第107頁(yè)，共193頁(yè)，2023年，2月20日，星期一(3)網(wǎng)