快车道上的ATM

仅仅在五年以前，在技术专家的小圈子以外，很少有人听说过异步传输模式（ATM）。听见ATM一词时，人们想到的是站在银行门前、可以吐出现金的那种机器（自动柜员机）。然而，随着Internet用户的持续增长，越来越多的公司在寻求可在一个网络中传送声音、视频和数据的方法，ATM一词作为“异步传输模式”的影响已经超过了自动柜员机。

曾几何时，ATM被视作长距离传输各类信息时减轻瓶颈效应的万应良药。由于ATM是面向连接的交换技术，且具有大小固定为53字节的信元，所以在园区环境内甚至整个国家范围，用ATM加速桌面间数据传输的技术生与俱来便是可靠和稳定的。但是，业界如今已有所动摇，人们发现25Mbits/sec ATM用于桌面传输已经太慢。对于需要增加带宽的客户机，许多公司更愿意采用交换以太网或快速以太网。不过，对于骨干网和广域网，情况则有所不同。

千兆位以太网和155 Mbit/sec ATM都是骨干网的上佳选择，可根据公司特殊需求选用。由于人们对以太网技术比较熟悉，千兆位以太网会是自然的选择，而且一旦产品大量上市，这一技术可能更加大众化。但是，对于要求稳定性、服务质量和远距离传输数据的公司，ATM是更好的选择。事实上，根据ATM论坛（ATM Forum）全球技术委员会主席、宽带交换与信号技术主任George Dobrowski的观点，到1996年底，已有60% 的企业与大学网络正在骨干网上使用ATM或正在安装ATM。

过去两年中，许多公司已经在SONET（同步光纤网，Synchronous Optical Network）或OC-3（光载波-3，Optical Carrier-3）上配置了155Mbits/sec ATM，一般都是用于骨干网层次，负载很多交换以太网客户机和快速以太网交换器。许多通信公司和服务提供商需要尽快传输大量数据，他们也已经使用155Mbits/sec ATM。然而，正如人们曾经认为Arcnet网络永远不会到达极限一样，这一等级的ATM也并非永远足够。

ATM论坛已经为下一等级的ATM——622Mbits/sec ATM定义了规范。1996年初，该团体已经批准五个新的物理层规范，其中包括三类UTP电缆的155 Mbits/sec接口和多模光纤的622Mbits/sec光纤接口。虽然ATM规范的制定有时动作比较缓慢，但是目前622Mbits/sec ATM规范加上相应的155Mbits/sec与25Mbits/sec规范，已经完全能够满足一般应用的需要。

Dobrowski说，ATM论坛已经制定了铜缆的25Mbtis/sec至155 Mbtis/sec规范，也制定了光纤的100 Mbtis/sec至622 Mbtis/sec规范。现在已经能够购买到商业产品了。

他补充说，高端桌面用户，例如在工程项目中使用CAD/CAM应用的用户，在桌面上可能会有622 Mbtis/sec的实际需求。但这种情况比较少见。622 Mbtis/sec ATM主要用于公司骨干网，主要是通信公司和服务提供商采用。

服务提供商的网络扩容

对于通信公司和服务提供商来说，将大量信息以尽可能快的速度进行传输就是他们的业务所在，而622 Mbtis/sec ATM这样的技术能给他们带来明显的利益。“在通信公司的环境中，ATM可提供规模达广域网络的基础结构。”Cascade通信公司的ATM业务经理Chris Baldwin说。Cascade公司最近七个月来销售的产品是包含622 Mbtis/sec接口的通信用CBX（计算机交换分机，Computerized Branch Exchange）。它为许多客户提供设备，其中包括美国最大的通信公司WorldCom。

WorldCom 1996年12月宣布，它将为现有的帧中继通信建立622 Mbits/sec ATM骨干网。为此该公司购买了大量Cascade的ABX 500 ATM交换机，该产品据称是对通信市场进行优化的结果。OC-2卡具有自动保护交换功能，当线路失效时它可提供链接层次的冗余和访问网络的可能。该产品有50毫秒的交换迟延，这对于通信公司和服务提供商是非常关键的。

1997年2月，WorldCom宣布，其子公司UUNET技术公司（它是最大的服务提供商之一）将进行30亿美元的网络扩容，其中包括升迁到622 Mbits/sec骨干网，这是当前进行IP通信的最高速度。

升迁以前，UUNET的骨干网由基于路由的多条T-3（45Mbits/sec）线路构成，其上使用Cascade设备运行帧中继协议。Internet的迅猛发展使得UUNET在感到带宽不足前进行扩容改造。

据UUNET的销售与市场副总裁Alan Taffel介绍，如果说微处理器的能力按照Moore法则每18个月增强一倍的话，那么Internet的增长速度远比Moore法则还要快，甚至成为历史上增长最快的现象。不久以前，该公司认为Internet通信流量每两年翻一番，然后是18个月，然后是一年，而现在，UUNET骨干网上的通信需求每三个月增加一倍。这样，UUNET网络速度就必须每年增加10倍，或每两年增加100倍。到2000年，UUNET网络的规模将达到当今整个Internet的100倍。

不必惊讶，这些数字已经被UUNET和其他服务提供商当作警钟。如果今天UUNET还是仅往其现有的基础结构中增加T-3线路，那么明天它就要尝到网络管理噩梦的滋味。UUNET当然也可以采用155 Mbits/sec ATM（OC-3），进行这一尝试和试验也未必不正确，但该公司分析认为，这样做比添加T-3线路相比并不具有经济上和其他方面的优点。因为三条T-3线路与一条OC-3的价格相同，但T-3具有更大的灵活性。试想，如果用OC-3，一旦线路失效，顾客将损失155Mbits/sec的带宽；但如果损失一条T-3线路，则可以通过另外两条重新建立通信连接。

由于通信量的飞速增长，UUNET跳过了OC-3，直接选择下一等级的ATM和OC-12。OC-12是指SONET的光载波速率，即允许通过光纤进行可靠的高速连接的物理层WAN传输。SONET定义为50 Mbits/sec左右至10Gbits/sec左右的速度。OC-12意味着SONET的速度为622 Mbits/sec，其中并不包含ATM技术。因为SONET只是一种传输技术，其上可运行各种不同的协议，包括ATM。有关SONET及与ATM的关系的详细内容，请参见本文最后的“ATM的物理层”一节。

UUNET的骨干网扩容完成于1996年7月，其中包括在已有多个HUB的范围内添加OC-12城域环。该公司计划保留原有的T-3网络。

UUNET使用Fore Systems公司的ForeRunner ASX-1000 ATM骨干网交换器。该产品具有一个10Gbits/sec的背板，并能连接T-1（1.544Mbits/sec）到622Mbits/sec的速度。商业客户通过T-1或T-3连接连入UUNET，连接经UUNET提供的路由器实现，该路由器将通信量传交给骨干网交换器Cascade 9000帧中继交换器或Fore ATM交换器。在退出UUNET前通信数据不再经过任何其他路由器。因此，UUNET公司认为，客户与其他UUNET客户通信时，应能明显感到响应时间的显著缩短。

UUNET的副总裁Taffel说，他们进行这一项目是作为先见性的措施，而不是事到临头的仓促响应。眼见一些ISP潮头面前没有准备，最终耗尽全部通信能力，他们必须避免这样的结果。

远距离连接

远距离通信业的巨人MCI公司是最早升级到622 Mbits/sec ATM的通信公司之一。MCI原先采用DS-3骨干网（T-3的另一说法），但在1995到1996年这一骨干网提供的速率已不能满足需要，所以公司开始计划升级到更快速的网络体系结构。据MCI Internet工程主任Rob Hagens介绍，MCI 1996年初已觉得现有骨干网已不敷使用，而自1994年创业以来MCI骨干网速率已经增长了9000%。

1996年4月，MCI升级到OC-3（155Mbits/sec），并在其骨干网插进基于ATM技术的内核。MCI采用了Fore ASX-1000交换器，因为这一产品能同时处理155Mbits/sec和622Mbits/sec ATM通信，而升级到OC-12是早晚的事。1996年夏天开始升级到OC-12，并于1996年11月最后完成。现在看来，MCI Internet骨干网是由基于OC-12的内核组成，局部带有OC-3。

MCI网络实际是基于OC-48（2.4Gbits/sec）的，它不仅包括Internet通信，而且也进行音频通信。OC-48是由数条OC-12进行多路复用构成的，所以如果查看一根光缆，就会发现音频通信与Web分组相邻，而旁边是ATM信元。MCI可以64Kbits/sec到45Mbits/sec的速度连入MCI的骨干网。

Hagens说，MCI采用ATM的原因很简单，那就是公司希望其网络具有很高的容量。一般认为路由器传递分组的速度不如ATM交换器快，而MCI需要ATM在网络中传递信元的速度。MCI目前采用OC-12，下一步将采用基于OC-48的传输设备。

然而，如果询问MCI、UUNET或其他通信公司或服务提供商，是什么驱动他们寻求更快速的骨干网，是ATM还是别的什么，他们的回答有些令人惊讶。 由于ATM已被人们看作是视频会议和多媒体等实时应用的解决方案，所以看起来就是这类应用的增加引发了Internet基础带宽的需求增加。但事实上并非如此。ATM论坛的Dobrowski说，高速的最大驱动实际上仍是数据。整个业界已经开始对多媒体失望，因为它尽管有其优点，但应用并不如人们所期望的广泛。数据通信多数仍是基于IP的，现在已有许多IP运行在ATM上。

UUNET的Taffel也同意这一观点。他说，是用户数的增加和传输更多数据的需求引发他们需要更多的带宽，而不是新潮时髦的视频流这样的应用。毕竟，人们今天使用Internet不是为了追求时尚。

Hagens也表达了同样的想法，他说MCI Internet通信的主体只是数据。Hagens介绍，1996年初开始升级时，多媒体还只是处于谈论之中，但MCI已经看到大部分通信量都是以商业数据为主。1997年1月，MCI网络每周传输的数据量突破了100T字节（1T = 1000G）。

尽管MCI和UUNET在Internet未来通信模式中占有领先地位，这两家公司都没有躺在荣誉上睡大觉。Taffel说，虽然ATM在UUNET目前的战术上是较好的解决方案，但它未必是长期的合理解决方案。ATM目前是通过OC-12传递IP数据的唯一可靠的协议，但所支持的新技术却非常有限。

Taffel介绍，UUNET原先拥有帧中继骨干网，而在很多方面帧中继是上好的技术，特别是它具有更高的带宽效率。在UUNET网络中64字节的分组大小比较常见，很多路由器也设置为64字节。使用帧中继时，只需要不到10% 的日常开销即可在骨干网中传送这种分组，而使用ATM的开销则达到66%。UUNET从帧中继转到ATM的主要原因是目前在SONET上不能运行帧中继。

Cascade公司的Baldwin认为，帧中继和ATM实际上都是补充性的技术。帧中继是混浊模型（cloud model）中面向连接的技术，ATM则是基于混浊模型的面向连接的技术。Cascade可允许这两种技术无缝进行网络互连，它可以让服务提供商以帧中继启动连接，将其运行于ATM骨干网上，然后以本地ATM或帧中继退出连接。ATM和帧中继互连的复杂性可隐藏于后台，使网络管理和故障诊断更加易于进行。

Baldwin说，WorldCom公司就是将互连隐藏于后台的一个特例。WorldCom将ATM层置于帧中继网络之后，从而避免了“对100名员工进行为期数周的互连网络培训”。这样，“当凌晨三点打不通电话时，就用不着找一位博士来进行修理，因为一切都是无缝的。”

尽管MCI和UUNET都是最近才升至OC-12，但它们都在筹划着一步。MCI将再建一条OC-12线路，使其骨干网容量翻一番。到1998年下半年，MCI将采用OC-48（下一级别的SONET），它以2.4Gbits/sec的速度运行。该公司已在美国的部分地区安装了一些OC-192（10Gbits/sec），并通过使用波分多路复用在同一光纤上传送多个数据流，从而最大限度地利用现有的基础结构。

UUNET也计划在1998年实施OC-48。但Taffel指出，其他技术也许那时已经成熟。他以标记交换（Tag switching）技术为例进行说明。标记交换是一种最短路径路由方法，可在传统路由网络上加快分组传递速度。Hagens则说，这些技术必须工作得更可靠、更便于扩充和管理。MCI正在实验室里测试许多这类设备，并与下一代产品的厂商保持密切合作。

园区连接

通信公司和服务提供商需要622Mbits/sec的原因并不难理解，因为没有它，它们很快就要到达极限。但要解释为什么公司环境需要这么大的带宽，特别是仅以T-1或T-3线路连接到服务提供商时，则可能要多费一点周折。简单地说，不同规模的公司也对骨干网进行扩容，很大程度上是屈于某种压力。

Cisco Systems公司ATM产品高级经理David Benham说，对于财务和卫生这类垂直市场的公司，ATM的潜能和服务质量是具有吸引力的销售热点。在622Mbits/sec ATM方面，Cisco公司销售LightStream 1010 ATM交换器和与其配套的OC-12端口适配器模块。

ATM论坛的Dobrowski称，622Mbits/sec ATM的最初需求来自接线柜交换器与ATM干线交换器之间的连接，或者干线内部交换器之间的连接。ATM设备领先制造厂商Fore Systems公司的ATM骨干网交换器产品经理Seth Redmore也支持这一观点。他还补充说，在交换器到交换器的连接中使用622Mbits/sec ATM，将在大部分公司网络升级中占据首要地位。现在许多公司使用155Mbits/sec ATM，如果同一房间里存在多个交换器，那么添加链接是很简单的事情。不过，进入交换器的数据流大于155Mbits/sec时，这一方案将不适用。

ATM能够平衡多个155Mbits/sec链接的通信量，但当一个数据流大于此值时，一般情况下公司都可能会在交换器间插入622Mbits/sec链接，即使它们位于同一房间。由于交换环境，许多公司的155Mbits/sec链接都已饱和，但经济条件往往只允许再购置一个155 Mbits/sec链接。而有经济实力用ATM来平衡通信量的公司，则无疑会采用622 Mbits/sec ATM的。

大部分人认为，如果将622 Mbits/sec ATM用于交换器到服务器的连接，那就作得有点过头了。但现在已能从一些厂商购买到适配卡了。例如，Sun Microsystems公司生产的SunATM适配卡可支持各种类型的ATM，其中一种可支持多模光纤或五类UTP的155 Mbits/sec ATM，而另一种新产品则能支持多模光纤的622 Mbits/sec ATM。

另一些公司则将622 Mbits/sec ATM应用于单模光纤，建立建筑物到建筑物之间的连接，使得大型园区网有些类似城域网。Fore实际上就是将自己的高速业务划分为两个部分，一部分集中于服务提供商，另一部分集中于企业应用。Redmore说，对于通信公司，Fore稍稍修改其ASX-1000交换器，使其更适于WAN连接。Fore还与北方电讯（Northern Telecom）密切合作，为交换器提供冗余和其他功能，为通信公司这类客户提供更具吸引力的选择。

对于网络管理员来说，升级到这一高速技术就意味着管理工作的简化，并能在保持现有基础结构的情况下享受到ATM带宽。Redmore说，通过ATM，就能够在交换器间使用622 Mbits/sec ATM，而又不必废弃155 Mbits/sec ATM，因为现有的155 Mbits/sec ATM连接可用于故障恢复，给网络带来更高的可靠性。

许多网络管理人员可能在急切地等待着千兆位以太网产品的推出。尽管这一技术无疑在园区网层次会拥有自己的位置，但它可能不一定适合于所有的公司。IEEE 802.3z千兆位任务组（Gigabit Task Force）最近定义了四个千兆位以太网的规范。对于单模光纤，千兆位以太网可达3,000米的距离。这一距离对园区环境是够长的了，但对城域网或广域网则不够。

另外一点是，千兆位以太网与RSVP（资源保护协议，Resource Reservation Protocol）协作时，需要制定一些服务质量条款，而这些条款只能保证一定的带宽，并且不一定能够保证放心进行实时通信。因此，如果需要在较长距离上发送信息，并希望具有某种“未来现实感”，那么ATM，特别是622 Mbits/sec ATM是值得详加考虑的。

ATM的几个障碍

ATM的价格是人们最关注的问题之一。通常ATM比其他技术更为昂贵，但其价格问题可能不再是人们否定它的因素。对于主要业务是传送数据的通信公司和服务提供商来说，价格可能不是首先考虑的问题。事实上，UUNET的Taffel就说，ATM并不是特别具有价格效率，但由于其管理简单，它简接地具有购买吸引力。MCI的Hagens也说，MCI并不想胡乱投资，但传输开销就象设备和人员开支一样，都是公司业务模型中考虑的因素。

ATM的另一个令人关注的问题是其互操作性。不同厂商的以太网产品可以协作得很好，但对于ATM就有些困难了。不过，公司和服务提供商的趋势是只购买一家厂商的ATM设备，从而解决整体互操作性问题。当更多的公司闯入ATM产品市场、更多的客户开始扩充其ATM网络，互操作性问题就会更严重。ATM论坛的Dobrowski说，当前不能从多个厂商那里购买NIC和其他ATM产品。ATM还不具备即插即用（plug-and-play）功能，但将来想必会具备的。

ATM，特别是622 Mbits/sec ATM，仍有一些问题需要解决。但所有迹象都已表明，ATM是增加网络容量的稳定和可靠的方法，而且未来仍易于进行扩充。随着ATM千兆位速度的即将实现、互操作性等问题的慢慢解决，异步传输模式（ATM）一定会比自动柜员机（ATM）更为知名。

ATM的物理层

十年前人们听到sonnet（十四行诗）一词时，也许就会想到莎士比亚和白朗宁夫人（Elizabeth Barrett Browning）诗中的浪漫形象。但到了快节奏的本世纪九十年代，SONET是指同步光纤网（Synchronous Optical Network），由美国国家标准协会（ANSI）制定的一种高性能传输的物理层标准。

顾名思义，SONET可提供一种通过光导纤维缆线快速发送数据的方法。它最早定义于本世纪八十年代中期，并在稍后成为标准。SONET不仅是一种高带宽传输基础结构，而且是一种具有一定自愈能力的高可靠性技术。因此，它也是服务提供商和不希望网络瘫痪的公司非常希望拥有的技术。

尽管可通过SONET发送许多不同的协议，但人们最常听到的还是ATM。SONET可以非常简单地将位流从点A发送到点B，ATM也希望从点A发送数据到点B，因此，ATM团体就借用了SONET的链接等级技术，并将其用于ATM交换中。这样，ATM就不必重新构造整个物理层了。

人们经常听说OC-3（光载波-3，Optical Carrier-3）和OC-12，并有一种错觉，好象OC-3等于155Mbits/sec ATM，而OC-12就是622Mbits/sec ATM。事实上，OC-3是指具有155Mbits/sec的物理层容量，这一容量可由几条（1.544Mbits/sec，也称作DS-1）线路或几条T-3（45Mbits/sec，也称作DS-3）线路聚合而成，也可以用来运行155Mbits/sec ATM。同样，OC-12定义了622Mbits/sec的总带宽，它可用于622Mbits/sec ATM，也可由四条OC-3或更小的数据流聚合而成。

SONET支持几种数据流的聚合时，称作连锁式OC（Concatenated OC），可表示为OC-3c这种形式。因此，如果看到OC符号后带有一个小写的c，那就表明SONET介质不是一条单一的数据流，而是由几种不同类型复合而成。Fore公司的Redmore介绍说，可以将DS-0（64Kbits/sec）连锁为DS-1（1.544Mbits/sec），再连锁为DS-3，然后连锁为OC-3，最终可成为OC-12。同样，可以用一条OC-12连接四个城市，因为它可以划分为四条OC-3。

目前，622Mbits/sec ATM必须运行于SONET，因为ATM论坛就是这样定义的。技术上讲，它可以运行于其他物理层，例如光纤通道（Fibre Channel），但由于没有支持的标准，SONET是目前唯一可能的选择。

微信 复制链接 X