多媒體通信技術—多媒體通信網(wǎng)絡技術課件

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1、第二級,第三級,第四級,第五級,第,6,章,,多媒體通信網(wǎng)絡技術,,第6章 多媒體通信網(wǎng)絡技術,6.1 多媒體通信對通信網(wǎng)的要求,6.2 現(xiàn)有網(wǎng)絡對多媒體通信的支撐情況,6.3 寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）,6.4 基于IP的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡,6.5 多媒體通信的實時通信協(xié)議,練習與思考題,第6章 多媒體通信網(wǎng)絡技術 6.1 多媒體通信對通信網(wǎng)的要求,,6.1,,多媒體通信對通信網(wǎng)的要求,多媒體通信對通信網(wǎng)絡的要求是相當高的。 它要求實現(xiàn)一點對多點， 或者多點對多點的實時不間斷的信息傳輸。 例如， 在復雜的多媒體會議系統(tǒng)中， 參與者能夠隨時加入或退出， 能夠?qū)崿F(xiàn)分組開小會、 任意兩個與

2、會者之間的信息傳遞等復雜功能。 在多媒體通信系統(tǒng)中， 在網(wǎng)絡上運行的不再是單一的媒體， 而是多種媒體綜合而成的一種復雜的數(shù)據(jù)流。,6.1 多媒體通信對通信網(wǎng)的要求,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， 這就對通信網(wǎng)提出了相當高的要求， 它不但要求網(wǎng)絡對信息具有高速傳輸能力， 還要求網(wǎng)絡對各種信息具有高效綜合能力， 這些能力歸納起來有四點。,在這些媒體中， 有速率低至幾百比特的,,1． 吞吐要求,網(wǎng)絡的吞吐量就是它的有效比特率或有效帶寬， 即傳輸網(wǎng)絡物理鏈路的比特率減去各種額外開銷。 為了簡便， 在許

3、多情況下直接把吞吐量看成與系統(tǒng)的比特率相等， 而實際吞吐量可能比這個值要小。 除上述各種額外開銷外， 還有一些其他因素影響網(wǎng)絡的吞吐量， 如網(wǎng)絡擁塞、 瓶頸、 緩沖區(qū)容量、 流量控制、 節(jié)點或線路故障等。 多媒體通信對網(wǎng)絡的吞吐需求具體有以下三個方面：,1． 吞吐要求,(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， 并且常包括實時音頻和視頻信息， 所以對于傳送多媒體信息的網(wǎng)絡來講， 它必須有充足可用的傳輸帶寬來完成多媒體信息的傳送， 這同時也意味著網(wǎng)絡必須具備成倍處理這類信息資源的能力。 在通信擁塞時， 有效帶寬的不足常常導致端到端延遲的增加及分組的丟失。 同時多媒體通信業(yè)務通過

4、網(wǎng)絡傳輸時， 其帶寬要求與通信質(zhì)量密切相關， 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， 實踐中一般根據(jù)不同的應用環(huán)境采取帶寬與質(zhì)量的折中方案。,(1) 傳輸帶寬要求。 由于多媒體傳,不同的媒體對通信網(wǎng)的速率要求有所不同， 但一個多媒體應用往往要涉及兩個以上的媒體， 并常以圖像數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)量大）為核心， 故多媒體網(wǎng)絡至少要能滿足壓縮圖像傳輸?shù)囊蟆?,(2) 存儲帶寬的要求。 在吞吐量大的網(wǎng)絡中， 接收端系統(tǒng)必須保證有足夠的緩沖空間來接收不斷送來的多媒體信息。 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)絡不斷傳來的數(shù)據(jù)流。 這種數(shù)據(jù)輸入速率有時被看作緩沖區(qū)存儲帶寬

5、。 ,,不同的媒體對通信網(wǎng)的速率要求有所不同， 但一個多媒體,(3) 流量要求。 多媒體通信網(wǎng)絡必須能夠處理一些諸如視頻、 音頻信息之類的冗長信息流， 簡要來講， 就是網(wǎng)絡必須有足夠的吞吐能力來確保大帶寬信道在延長的時間段內(nèi)的有效性。,例如， 如果用戶要發(fā)送流量為30 Gbit的信息流， 而網(wǎng)絡只提供給用戶1.5 Mb/s的吞吐能力及5 s的時間片是肯定不夠的。 但是如果網(wǎng)絡允許用戶持續(xù)不斷地使用這個1.5 Mb/s的信道， 則這個流量要求就能夠得以滿足， 如果網(wǎng)絡在任何時刻都存在許多數(shù)據(jù)流， 那么該網(wǎng)絡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。 ,(3) 流量要求。

6、多媒體通信網(wǎng)絡必,,2． 實時性和可靠性要求,多媒體通信的實時性要求， 除了與網(wǎng)絡速率相關， 還受通信協(xié)議的影響。 在多媒體通信中， 為了獲得真實的臨場感， 一般對實時性的要求都很高， 即對傳輸?shù)臅r延要求越小越好。 例如， 語音和圖像可以接受的時延都要求小于0.25 s， 靜止圖像要求小于1 s。 在分組交換中， 組與組之間的延時小于10 ms時圖像才有連續(xù)感。 ,,2． 實時性和可靠性要求,由于多媒體應用在一定程度上是允許傳輸網(wǎng)絡存在錯誤的， 因此若要精確地量化表示多媒體網(wǎng)絡的差錯控制要求是困難的， 容許錯誤存在的原因是源于人類感知能力的局限， 比如， 一個冗長的視頻流中個別組塊出了錯

7、， 這種錯誤通常人眼是感覺不到的。 音頻傳輸同樣也會出現(xiàn)類似情況， 但是人的視覺和聽覺對這類錯誤的容忍程度則不同。 同時由于在多媒體通信系統(tǒng)中對所傳輸?shù)男畔⒋蠖疾扇×藟嚎s編碼的措施， 為了獲得高的可靠性， 對網(wǎng)絡誤碼性能的要求也很高。 如壓縮的活動圖像， 可接受的誤碼率應小于10,-6,， 誤分組率應小于10,-9,； 對于數(shù)據(jù)的誤碼則要求為0。,由于多媒體應用在一定程度上是允許傳輸,不同媒體對通信網(wǎng)的要求見表6.1,-,1所示。 為了滿足多媒體通信要求， 網(wǎng)絡要能滿足這些參數(shù)的不同組合。 ,,不同媒體對通信網(wǎng)的要求見表6.1-1,表6.1,-,1,,不同媒體對通信網(wǎng)的要求,表6.1-1

8、 不同媒體對通信網(wǎng)的要求,3. 時空約束,在多媒體通信系統(tǒng)中同一對象的各種媒體之間是相互約束、 相互關聯(lián)的， 它包括空間上和時間上的關聯(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行再合成， 包括時間合成、 空間合成以及時空同步等三個方面。 時間合成將在時間軸上統(tǒng)一原來屬于同一時間軸上各類媒體的時序， 使其能在時間上正確表現(xiàn)； 空間合成則是指在空間上媒體的排放位置， 最后使時間空間統(tǒng)一成正確的表現(xiàn)。,3. 時空約束,通過時間上的合成、 空間上的合成， 達到多種媒體的時空一致的目的。 目前， 在視頻、 音頻系統(tǒng)中， 主要

9、的約束還是時間上的同步， 實時情況下， 網(wǎng)絡必須以最小的延遲來傳輸視頻、 音頻信息流， 并且必須同時到達， 然而， 借助于緩沖區(qū)技術， 未必絕對要求并行的音頻和視頻流同時抵達， 當兩數(shù)據(jù)流基本上同時到達時， 我們就把它們稱作是同步流 。 ,,通過時間上的合成、 空間上的合成， 達到多種媒體的時,4. 分布處理要求,從用戶角度出發(fā)， 對通信網(wǎng)期望是高速率和高帶寬、 多媒體化、 個人通信、 可靠和保密、 智能化等諸多方面。 從技術角度出發(fā)， 未來通信是多網(wǎng)合一， 業(yè)務綜合和多媒體化是其發(fā)展重點， 但目前的現(xiàn)狀是多網(wǎng)共存（如電話網(wǎng)、 計算機網(wǎng)、 廣播電視網(wǎng)等）， 媒體各異（聲、 圖、 文等），

10、必須針對這種情況研究如各種媒體信息分布環(huán)境下的運行， 通過分布環(huán)境解決多點多人合作、 遠程多媒體信息服務等問題。 ,4. 分布處理要求,如此看來， 現(xiàn)有的高速（寬帶）光纖通信網(wǎng)， 高速計算機或工作站應該是多媒體通信的理想網(wǎng)絡。 然而， 問題并非如此簡單， 這里存在一個網(wǎng)絡的瓶頸問題。 現(xiàn)有的計算機網(wǎng)絡或通信網(wǎng)絡協(xié)議主要是針對傳統(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)議的層次過多， 額外增加了傳輸開銷， 影響傳輸效率； 而且在這種網(wǎng)絡中， 由聲音和圖像傳輸?shù)耐话l(fā)性引起網(wǎng)絡擁擠不能有效地排除， 如此等等， 更進一步增加了實現(xiàn)聲音和圖像實時傳輸?shù)碾y度。 這種

11、對實時性和同步性的嚴格要求， 迫使我們必須加緊研制針對多媒體信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡體系結構。,如此看來， 現(xiàn)有的高速（寬帶）光纖通,,6.2,,現(xiàn)有網(wǎng)絡對多媒體通信的支撐情況,目前的通信網(wǎng)絡大體上分為三類: 一類為電信網(wǎng)絡， 如公用電話網(wǎng)（PSTN）、 分組交換網(wǎng)（PSPDN）、 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）、 窄帶和寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（N,-,ISDN和B,-,ISDN）等； 一類為計算機網(wǎng)絡， 如局域網(wǎng)（LAN）、 廣域網(wǎng)（WAN）、 光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）、 分布列隊雙總線（DQDB）等； 一類為電視傳播網(wǎng)絡， 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。,6.2 現(xiàn)有

12、網(wǎng)絡對多媒體通信的支撐情況,這些通信網(wǎng)絡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， 因為這些網(wǎng)絡都是在一定歷史條件下為了某種應用而建立的， 有的是網(wǎng)絡本身的結構不適合傳輸多媒體信息， 有的則是網(wǎng)絡協(xié)議不能滿足多媒體通信的要求。 從總體上說， 一個真正能為各種多媒體信息服務的通信網(wǎng)絡必須達到數(shù)據(jù)速率大于,,100 Mb/s， 連接時間從秒級到幾個小時這兩個主要方面要求。,這些通信網(wǎng)絡雖然可以傳輸多媒體信息， 但都不同程度地,還需要增加語音、 數(shù)據(jù)圖像、 視頻信息的檢索服務以及有用戶參與控制和無用戶參與控制的分布服務能力； 增加網(wǎng)絡控制能力以適應不同媒體傳輸?shù)男枰?提供多種網(wǎng)絡

13、服務以適應不同應用要求； 提高網(wǎng)絡交換能力以適應不同數(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)絡對多媒體通信的支撐情況分析。 ,還需要增加語音、 數(shù)據(jù)圖像、 視頻信息的檢索服務以,,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， 它在網(wǎng)絡互連中有廣泛的應用。 PSTN以電路交換為基礎， 即通過呼叫， 在收、 發(fā)端之間建立起一個獨占的物理通道， 該通道有固定的帶寬。 由于路由固定， 延時較低， 而且不存在延時抖動問題， 這對保證連續(xù)媒體的同步和實時傳輸是有利的。 但是電話信道帶寬較窄， 且用戶線是模擬的， 多媒體信息需要經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器（Mod

14、em）接入。,1． 公共交換電話網(wǎng)（PSTN）,目前， V.90標準的Modem傳輸速率可達,,56 kb/s， 這給開放低速率的多媒體通信業(yè)務（例如， 低質(zhì)量的可視電話和多媒體會議）提供了可能性。 當然， 可以通過對用戶雙絞線作技術改造（如xDSL、 ISDN等技術）， 使用戶線帶寬增加到2 Mb/s甚至更高， 基本上可以支撐多媒體通信的所有業(yè)務。,目前， V.90標準的Modem傳輸速率可達 56,2． 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， 它可以動態(tài)地對用戶的信息流分配帶寬， 有效地解決突發(fā)性、 大信息流的傳輸問題， 需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在發(fā)送端被分割成

15、單元（分組或稱打包）， 各節(jié)點交換機存儲來自用戶的數(shù)據(jù)包， 等待電路空閑時發(fā)送出去。 由于路由的不固定和線路繁忙程度的不同， 各個數(shù)據(jù)包從發(fā)送端到接收端經(jīng)歷的延時可能很不相同， 而且網(wǎng)絡由軟件完成復雜的差錯控制和流量控制， 造成較大的延時， 這些都使連續(xù)媒體的同步和實時傳輸成為問題。,2． 分組交換公眾數(shù)據(jù)網(wǎng)（PSPDN,隨著光纖越來越普遍地作為傳輸媒介， 傳輸出錯的概率越來越小， 在這種情況下， 重復地在鏈路層和網(wǎng)絡層實施差錯控制， 不僅顯得冗余， 而且浪費帶寬， 增加報文傳輸延遲。 由于PSPDN是在早期低速、 高出錯率的物理鏈路基礎上發(fā)展起來的， 其特性已不再適應目前多媒體應用所需要的高

16、速遠程鏈接的要求， 因此， PSPDN不適合于開放多媒體通信業(yè)務。 ,,隨著光纖越來越普遍地作為傳輸媒介， 傳輸出錯的概率,3． 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）,DDN利用電信數(shù)字網(wǎng)的數(shù)字通道傳輸， 采用時分復用技術， 提供固定或半永久連接的電路交換型鏈接， 傳輸速率為n×64 kb/s(n=1～31)或更高， 其傳輸通道對用戶數(shù)據(jù)完全“透明”， 可支持其他協(xié)議。 它的延時低且固定（在10個節(jié)點轉接條件下最大時延不超過,,40 ms），帶寬較寬， 適于多媒體的實時傳輸。 但是， 無論開放點對點、 還是點對多點的通信， 都需要網(wǎng)管中心來建立和釋放連接， 這就限制了它的服務對象必須是大型用戶。 ,,3

17、． 數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）,4． 幀中繼網(wǎng)絡（FR）,FR是一種簡化的幀交換模式， 由于信息轉移僅在鏈路層處理， 因此簡化了交換過程和協(xié)議， 具有較高的吞吐量和較低的延時， 同時利用統(tǒng)計復用技術向用戶動態(tài)提供網(wǎng)絡資源， 提高了網(wǎng)絡資源的利用率， 可靠性高， 靈活性強， 對中高速、 突發(fā)性強的多媒體業(yè)務極具吸引力。 尤其是利用FR作為多媒體用戶接入方式是經(jīng)濟有效的方案。 在當前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)將是開放會議電視業(yè)務的LAN遠程互聯(lián)的一種優(yōu)選技術。 ,4． 幀中繼網(wǎng)絡（FR）,,5． 交換多兆比特數(shù)據(jù)服務（SMDS）,SMDS是由遠程通信運營者設計的服務

18、， 可滿足對高性能無連接局域網(wǎng)互連日益增長的需求。 SMDS是高速服務， 用戶利用它可通過交換SMDS數(shù)據(jù)報進行通信。 SMDS是面向無連接的網(wǎng)絡， 被交換信息塊長度可變。 用戶可借助路由器通過SMDS連接不同的局域網(wǎng)。 為了避免無連接服務專用性方面的問題， SMDS提供了一個封閉的用戶組服務， 可提供多點廣播服務。 SMDS控制了用戶接口輸出的比特率、 規(guī)定用戶必須服從的速率從,,1.5～45 Mb/s。 SMDS的比特率、 延遲和多點廣播性能適合大多數(shù)多媒體應用。 ,5． 交換多兆比特數(shù)據(jù)服務（SMDS,6． 窄帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（N,-,ISDN）,N,-,ISDN也是以電路交換

19、為基礎的網(wǎng)絡， 因此也具有延時低而固定的特點。 它的用戶接入速率有兩種： 基本速率（BRI）144 kb/s(2B+D)和基群速率（PRI）2.048 kb/s(30B+D)。,,由于ISDN實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， 能夠滿足不同用戶的要求。 通過多點控制單元建立多點連接， 在N,-,ISDN上開放較高質(zhì)量的可視電話會議和電視會議是目前最成熟的技術。,6． 窄帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（N-ISD,7． 計算機局域網(wǎng)（LAN）,LAN是在許多范圍內(nèi)（例如大的部門、 系統(tǒng)及集團中）普遍使用的網(wǎng)絡。 LAN的特點首先是利用一個單獨的媒體將所有的端系

20、統(tǒng)連接起來； 其次是以基帶方式傳輸， 在這種模式中， 時間片被分給所有站和每個站的所有通信。 之后， 數(shù)據(jù)流被分成幀， 利用幀進行傳輸。 以太網(wǎng)、 令牌環(huán)傳送網(wǎng)和FDDI為3種常見的共享媒體LAN。 ,7． 計算機局域網(wǎng)（LAN）,(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）， 但它卻運行于100 Mb/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。 ,,(1) 100Base-T快速以太,(2) 100VG

21、,-,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集線器上。 這種技術有一種支持基于服務的多媒體應用的潛能， 其復雜點是內(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制， 它們提供對環(huán)的有界存取時間和每個站的平均比特率的保證， 因此， 提供了一個不錯的對完全等時性機制的近似方法。 ,,(2) 100VG-AnyLAN：,(3) FDDI,-,II： 又稱等時FDDI。 它是一項完全不同的技術， 和FDDI不兼容， 用來處理實時多媒體服務。 它在

22、每信道6 Mb/s的16個寬帶信道上支持完全的等時性機制（這是一種專用帶寬技術， 設計支持等時的固定位速率(CBR)應用）。 這些信道與線路類似而且完全適合要求固定比特率的多媒體應用。,(3) FDDI-II： 又稱等,(4) 等時以太網(wǎng)和FDDI,-,II共同的方面： 它除了提供一個10 Mb/s的常規(guī)以太網(wǎng)服務外， 還提供一個運行于被分成96條線路的附加6 Mb/s的信道。 每條這樣的線路仿真一條ISDN的線路， 于是一個連接于等時以太網(wǎng)上的站通過單一連接器可得到常規(guī)數(shù)據(jù)服務和ISDN服務。 一個中心集線器可把局部的站點和外部的公用ISDN服務互連起來， 并提供一個信關功能使每個站可以在

23、無附加連線或裝備的情況下實現(xiàn)存取功能。,(4) 等時以太網(wǎng)和FDDI-II共,從上面的LAN技術可以看出， LAN在其通信機制下， 實現(xiàn)多點連接不成為問題， 但是每個包的延遲時間不能保證相等， 它與網(wǎng)絡的擁塞程度有很大的關系， 這顯然不適合于連續(xù)媒體的實時傳輸。 為了解決這個問題， 將目前通信領域中較為先進的ATM交換技術引入LAN的主干網(wǎng)， 解決了主干網(wǎng)的帶寬、 等待時間和延時抖動等問題， 這就是ATM局域網(wǎng)仿真技術(LANE)， 這種方法允許現(xiàn)有應用軟件在ATM局域網(wǎng)上運行， 可采用不同的技術在ATM網(wǎng)上仿真局域網(wǎng)。 LANE支持傳統(tǒng)局域網(wǎng)數(shù)據(jù)幀結構以無連接模式傳輸， 也支持局域網(wǎng)多點發(fā)

24、送與廣播發(fā)送功能， 還允許ATM局域網(wǎng)通過標準網(wǎng)橋或路由器連接現(xiàn)有的局域網(wǎng)。,從上面的LAN技術可以看出， LA,在概念上， 這種方法較接近于100 Mb/s交換以太網(wǎng)。 LAN成為集中器和交換設備的網(wǎng)狀群體， 每個站有一個對最近的集線器點的專用的訪問。 它們的差別在于： LANE可提供的設備范圍以及對某些多媒體服務有用的最大存取速度； LANE技術在用戶端通過局域網(wǎng)仿真技術仍然使用原有的無連接方式的通信協(xié)議， 同時采取對實時性有要求的數(shù)據(jù)包以高的傳輸優(yōu)先級等措施， 使改進后的LAN可以提供桌面多媒體會議和其他寬帶多媒體業(yè)務。 ,,在概念上， 這種方法較接近于100 Mb/s交換以太,,8

25、． Internet網(wǎng),Internet網(wǎng)是路由器和專線構成的數(shù)據(jù)網(wǎng)， 它可以通過電話網(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)展初期并沒有考慮在其網(wǎng)絡中傳輸實時多媒體通信業(yè)務， 其使用的通信協(xié)議為TCP/IP， 由于該協(xié)議難以保證多媒體業(yè)務所要求的實時性， 因此， 在Internet網(wǎng)絡上開展實時多媒體應用存在一定問題。 為了解決這個問題， IETF,,(Internet工程任務組)制定了一些新的補充協(xié)議（例如RSVP和RTP）， 以解決在Internet網(wǎng)上連續(xù)媒體

26、的同步和實時傳輸問題。 ,8． Internet網(wǎng),9． 有線電視(CATV)網(wǎng),CATV網(wǎng)是已經(jīng)建立起來的伸展到千家萬戶的寬頻帶網(wǎng)絡， 能否利用這一設施提供寬帶多媒體服務自然是人們關心的問題。 但是CATV網(wǎng)是分配型的網(wǎng)絡， 不具備電信網(wǎng)的交換功能， 因此難以開展非分配型(例如多媒體會議)的多媒體業(yè)務。 要解決這個問題， 必須對CATV網(wǎng)絡進行雙向改造。 當光纖鋪設到小區(qū)后， 結合經(jīng)雙向改造后的CATV網(wǎng)絡， 從小區(qū)到用戶的短距離同軸電纜的帶寬可以拓寬到750 MHz以上， 然后通過頻分多路復用技術， 可以實現(xiàn)電話、 模擬電視廣播和交互式數(shù)字點播電視(VOD)等業(yè)務共網(wǎng)傳輸，,9． 有

27、線電視(CATV)網(wǎng),從而實現(xiàn)寬帶多媒體業(yè)務。 從以上現(xiàn)有各種網(wǎng)絡對多媒體通信業(yè)務支撐情況的分析， 我們可以看到， 無論哪種網(wǎng)絡， 或多或少存在一些需要解決的問題， 而改造這些網(wǎng)絡必須采用相應的技術， 這是我們在下一章多媒體通信的接入技術里要介紹的知識。 ,,從而實現(xiàn)寬帶多媒體業(yè)務。 從以上現(xiàn)有各種網(wǎng)絡對多媒,,6.3,,寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（B,-,ISDN）,從目前來看， 寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(B,-,ISDN)是多媒體通信的發(fā)展方向之一。 它采用異步轉移模式(ATM)交換技術， 其特點是傳輸通道帶寬大(155～622 Mb/s)； 以固定長度(53 byte)的信元進行高速交換， 網(wǎng)

28、絡延時小； 能夠處理突發(fā)性信息， 可以動態(tài)分配帶寬； 收、 發(fā)端通過虛電路(VC)進行連接， 并保證提供網(wǎng)絡和終端在連接建立時所商定的服務質(zhì)量(QoS)， 諸如最小帶寬、 最大延時、 延時變化和服務類型等；,6.3 寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（B-ISDN）,通過建立多條虛電路可以實現(xiàn)多點連接等等。 這些特點表明， 在目前網(wǎng)絡技術的條件下， B,-,ISDN是提供綜合多媒體業(yè)務(窄帶與寬帶， 會議型與分配型， 實時與非實時)的理想支撐環(huán)境。 它可支持任何速率的綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)， 其中可開放從語言、 數(shù)據(jù)到視頻等業(yè)務。 它可在單一的網(wǎng)絡上提供電話、 數(shù)據(jù)、 電視、 高清晰度圖像等現(xiàn)有的多種通信業(yè)務， 并能

29、適應將來新業(yè)務的發(fā)展需要， 能夠支持幾乎所有的多媒體應用。 當某些業(yè)務的特性發(fā)生變化時， 其網(wǎng)絡不需要任何變化就可適應。,通過建立多條虛電路可以實現(xiàn)多點連接等等。 這些特點表,ATM是支持B,-,ISDN服務的技術， 它相當于一種分組交換技術。 選擇它來支持,,B,-,ISDN是為了優(yōu)化網(wǎng)絡資源， 避免由于連接暫時空閑時產(chǎn)生的空時隙引起帶寬浪費， 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。 采用固定的信元長度有利于建立能夠處理成千上萬用戶鏈路的快速和模塊化交換機。,ATM是支持B-ISDN服務的技術，,ATM是面向連接的， 也可模仿一個無

30、連接服務。 端系統(tǒng)可以同時與其他用戶系統(tǒng)建立若干個虛通路（VC）。 其中一些VC可以合并為虛通道（VP）。 ATM與X.25服務的主要區(qū)別是， ATM的虛擬連接是同一個特定的服務類別相聯(lián)系而建立的。 ,ATM運行于一個數(shù)字傳輸?shù)讓咏Y構上， 該結構可以是PDH或SDH。 ATM也可同模擬傳輸共存。 家庭用戶的接入采取混合方式， 用一條模擬信道來傳輸模擬電視信號， 用ATM數(shù)字信道來傳輸VOD或交互式電視等數(shù)字服務。 ,,ATM是面向連接的， 也可模仿一個,現(xiàn)在已經(jīng)定義了ATM的四種主要服務類型： 線路仿真、 具有可變比特率的“異步”連接、 數(shù)據(jù)連接服務以及無連接服務。 ,ATM可用于

31、局域網(wǎng)。 在廣域網(wǎng)環(huán)境中， 關鍵的問題是公用遠程通信網(wǎng)絡運營公司為用戶提供哪些服務。 ATM技術的優(yōu)勢在于： 它可以與應用需求相符合的服務建立聯(lián)系。 所規(guī)定的比特率和誤碼率滿足音頻和視頻流的實時傳輸要求。 ,現(xiàn)在已經(jīng)定義了ATM的四種主要服務,B,-,ISDN網(wǎng)絡技術主要包括網(wǎng)絡分層以及虛通路和虛通道的應用。 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層和物理層構成。 物理層的傳輸功能被進一步分解為傳輸通道、 數(shù)字段和再生段三級； 而ATM層的傳輸功能被進一步分解為虛通路級和虛通道級。 虛通路鏈路是兩個相鄰ATM實體間傳遞ATM信元的單向通信能力的。 級

32、連的虛通路鏈路組成虛通路連接。 用戶與用戶、 用戶與網(wǎng)以及網(wǎng)與網(wǎng)之間的信息傳遞是由虛通路連接實現(xiàn)的。,B-ISDN網(wǎng)絡技術主要包括網(wǎng)絡分層以及,B,-,ISDN是大型綜合通信網(wǎng)， 支持多終端上多個用戶的多種通信業(yè)務， 網(wǎng)中必定會出現(xiàn)大量的速率不等的虛通路， 在高速環(huán)境下對這些虛通路進行管理必然存在很大的困難。 為了減少管理的復雜性， 采用了分級的辦法， 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的一束虛通路。 虛通道是考慮到網(wǎng)的發(fā)展趨勢提出的， 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。,B-ISDN是大型

33、綜合通信網(wǎng)， 支,6.4,,基于IP的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡,為了適應多媒體通信業(yè)務的不斷發(fā)展， 提供一個可擴展的多媒體通信網(wǎng)絡來支撐多媒體業(yè)務的發(fā)展， 是通信服務提供者以及相關技術人員追求的目標。 隨著基于IP的業(yè)務種類的增加， 采用基于IP的寬帶網(wǎng)絡技術建立支持多媒體業(yè)務的統(tǒng)一網(wǎng)絡平臺已經(jīng)成為一種經(jīng)濟的、 高效率的做法。,6.4 基于IP的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡,基于IP的寬帶網(wǎng)絡是以光纖為傳輸介質(zhì)， 大容量的密集波分復用(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/第四層路由交換機為交換平臺， 綜合提供基于IP的各種多媒體業(yè)務的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。 基于IP的

34、寬帶多媒體通信網(wǎng)絡是一個在運行實時業(yè)務時能保證服務質(zhì)量的IP網(wǎng)， 各種寬帶多媒體業(yè)務可以直接在寬帶IP網(wǎng)上運行。 這種寬帶IP網(wǎng)絡是一個真正的綜合業(yè)務網(wǎng)， 它可以提供數(shù)據(jù)、 語音、 視頻的綜合傳輸業(yè)務， 并能為企事業(yè)單位以及個人用戶接入因特網(wǎng)提供多種寬帶接入。,基于IP的寬帶網(wǎng)絡是以光纖為傳輸介質(zhì),新一代的寬帶網(wǎng)絡技術必須建立在當前最先進的網(wǎng)絡傳輸和交換的基礎上。 目前實現(xiàn)寬帶的IP網(wǎng)絡的典型技術有： IP over SDH、 IP over ATM、 IP over WDM、 IP over DWDM等。 ,,新一代的寬帶網(wǎng)絡技術必須建立在當前最,,6.4.1,,IP over ATM技術

35、,IP over ATM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。 當網(wǎng)絡中的交換機接收到一個IP數(shù)據(jù)包時， 它首先根據(jù)IP數(shù)據(jù)包的IP地址通過某種機制進行路由地址處理， 按路由轉發(fā)。 隨后， 按已計算的路由在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)過路由器， 從而有效地解決了IP的路由器的瓶頸問題， 并將IP包的轉發(fā)速度提高到交換速度。 ,6.4.1 IP over ATM技術,用ATM來支持IP業(yè)務有兩個必須解決的問題： 其一是ATM的通信方

36、式是面向連接的， 而IP是面向無連接的， 要在一個面向連接的網(wǎng)上承載一個面向無連接的業(yè)務， 有很多問題需要解決， 如呼叫建立時間、 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地址來尋址的， 而IP over ATM是以ATM網(wǎng)絡來承載IP數(shù)據(jù)包的， 因此， IP地址和ATM地址之間的映射是一個很大的難題。 IP over ATM分層模型與封裝示意如圖6.4,-,1所示。 ,,用ATM來支持IP業(yè)務有兩個必須解,圖6.4,-,1,,IP over ATM分層模型與封裝示意圖,圖6.4-1 IP over ATM分層模型與封裝,,1. 迭加模式,迭加模式是指IP網(wǎng)的

37、尋址是迭加在ATM尋址的基礎上的， 通俗一點說， 在迭加模式中ATM的尋址方式是不變的， IP地址在邊緣設備中映射成ATM地址， IP包據(jù)此傳向另一端邊緣設備。 迭加模式的最大特點是在ATM網(wǎng)中不論是用戶網(wǎng)絡信令還是網(wǎng)絡間信令均不變， 對ATM網(wǎng)來說， IP業(yè)務只是它承載的業(yè)務之一， ATM的其他功能照樣存在， 不受影響。 迭加模式的優(yōu)點是采用標準的ATM Forum或ITU,-,T的信令標準， 與標準的ATM網(wǎng)絡及業(yè)務兼容。,,1. 迭加模式,缺點是傳送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： Classical IP over

38、 ATM）和ATM上的多協(xié)議（MPOA： Multiprotocol over ATM）等。 但該技術對組播業(yè)務的支持僅限于邏輯子網(wǎng)內(nèi)部， 子網(wǎng)間的組播需通過傳統(tǒng)路由器， 因而對廣播和多發(fā)業(yè)務效率較低。 ,,缺點是傳送IP包的效率較低。 迭加模式最典型的有局域,,1） Classical IP over ATM(CIPOA),CIPOA的目的是把ATM作為IP的低層數(shù)據(jù)鏈路層， 而應用層還是基于傳統(tǒng)的IP。 最初在傳統(tǒng)IP網(wǎng)中實現(xiàn)ATM只是用ATM替代了LAN線， 正因如此， ATM網(wǎng)絡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)中沒有廣播功能， 因此， 傳

39、統(tǒng)的廣播地址解析協(xié)議（ARP）被基于客戶/服務器模式的ATM ARP協(xié)議所取代。,1） Classical IP ov,CIPOA的每個包需要經(jīng)過特別封裝后才能在ATM SVC/PVC鏈路上傳輸， 而封裝所遵循的協(xié)議為“路由LLC/SNAP”。 一個缺省的邏輯鏈路/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（預定的PVC或交換式的SVC）傳送。 對于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

40、裝協(xié)議， CIPOA的傳輸效率比“VC Muxing”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。,CIPOA的每個包需要經(jīng)過特別封,當然， CIPOA存在不足之處， 主要有兩點： 第一是CIPOA在建立連接和傳輸IP數(shù)據(jù)包的過程中， 若要跨LIS， 則就要經(jīng)過路由器， 因此， 如果網(wǎng)絡的范圍越大， 可能經(jīng)過的路由器越多， 網(wǎng)絡延時就越大。 由于路由器層成為了網(wǎng)絡性能的瓶頸， 因此， CIPOA僅適合小型ATM網(wǎng)絡。 其次是CIPOA不支持多址傳遞和廣播業(yè)務， 若要在ATM網(wǎng)絡上傳輸IP廣播包， 則不能使用CIPOA。,當然， CIPOA存在不足之處，,,2） L

41、ANE局域網(wǎng)仿真 ,LANE是ATM論壇推出的用來在ATM網(wǎng)上仿真Eerthnet/802.3和Token Ring/802.5。 利用局域網(wǎng)仿真， 現(xiàn)有的LAN應用能在ATM網(wǎng)上進行通信， 就像在傳統(tǒng)的用MAC地址進行尋址的LAN上一樣， 可提供組播和廣播數(shù)據(jù)傳送。 LANE運行在MAC層， 任何第三層協(xié)議可在其上運行， 相反， CIPOA只能運行IP協(xié)議。 ,,2） LANE局域網(wǎng)仿真 ,ATM網(wǎng)絡上提供局域網(wǎng)仿真LANE目的， 是實現(xiàn)LAN通過ATM網(wǎng)絡進行互聯(lián)的同時， 為LAN從共享媒體到ATM網(wǎng)絡的平穩(wěn)過渡， 基于這兩點考慮， LANE可以放置于路由器中或者是本地的LAN的服務

42、器。 LANE設計時有兩個基本出發(fā)點： ,,ATM網(wǎng)絡上提供局域網(wǎng)仿真LANE目,(1) LANE協(xié)議的設計不應該影響現(xiàn)有的LAN的工作方式， 即在LAN的內(nèi)部不應該發(fā)生任何改動， LAN的終端用戶仍舊可以使用原有的應用程序進行工作， 并不需要作任何更改， 保護原有的硬件和軟件的投資。 ,(2) LANE協(xié)議的實現(xiàn)不應該包含在ATM交換機中， 因為LANE顯然是一種過渡策略， 是為ATM網(wǎng)絡和局域網(wǎng)互聯(lián)設立的一種協(xié)議方式， 不應該進入ATM交換機， 否則隨著時間的增長， 不同的適配協(xié)議都將進入交換設備， 使得交換軟件變得非常復雜和難以管理。 所以在ATM網(wǎng)絡上的LANE下信息的傳輸應該作為

43、無差別的數(shù)據(jù)。 ,(1) LANE協(xié)議的設計不應該影響,這樣最直接的方式是將LANE協(xié)議放入路由器中， 不同LAN通過相應的LANE路由器和遠端的LAN進行相連， 這是一個非常不錯的主張。 考慮到LAN通過路由器可能會和遠端的服務器相連， 同時在LANE環(huán)境中遠端服務器可能還需完成其他以下局域網(wǎng)的操作， 提供多個局域網(wǎng)互聯(lián)情況下的虛擬局域網(wǎng)VLAN(Virtual Local Area Network)的業(yè)務， 即多個LAN中的用戶可以組成虛擬網(wǎng)絡， 好像他們是在同一個LAN上工作， 所有遠端服務器上還必須運行相應的LANE的軟件。 圖6.4,-,2給出LANE仿真協(xié)議結構， 在這個結構中，

44、 ATM,-,LAN之間的轉換部分并沒有命名為LANE路由器， 是因為該部分只進行了MAC協(xié)議轉換。,這樣最直接的方式是將LANE協(xié)議放,圖6.4,-,2,,LANE協(xié)議結構,圖6.4-2 LANE協(xié)議結構,在LANE 運行環(huán)境中， 用戶設備(工作站或計算機)是直接和傳統(tǒng)的局域網(wǎng)相連的， 局域網(wǎng)通過LAN/ATM轉換設備與ATM交換機相連， 然后再和遠端的ATM主機相聯(lián)系。 在LAN主機向ATM主機傳送信息過程中， LAN/ATM轉換設備接收到局域網(wǎng)分組后， 去除校驗FCS(Frame Check Sequence)， 并加上標志頭， 送往AAL5協(xié)議分拆成適合ATM網(wǎng)絡傳送的信元形式。 在A

45、TM主機端可以執(zhí)行相逆的操作過程， 將信元形式的數(shù)據(jù)通過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)絡等， 所以這種方式可以非常方便地建立各種LAN的,,互聯(lián)。,在LANE 運行環(huán)境中， 用戶設備,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)絡以及LANE設備為基礎組成的一個網(wǎng)絡平臺， 這個網(wǎng)絡平臺能夠使不同LAN網(wǎng)絡互通時傳輸速率大大提高， 而且能夠給用戶提供原有局域網(wǎng)所能提供的所有服務。 可以認為， LANE是在傳統(tǒng)LAN網(wǎng)絡上疊加一層高速局域網(wǎng)。 ,根據(jù)上面的分析我們可以看到， LAN,

46、LANE協(xié)議采用的是客戶機/服務器(Client/Server)模式， 原有LAN主機運行的客戶機程序， 執(zhí)行簡單操作； ATM主機相當服務器， 完成對整個LANE網(wǎng)絡的配置， 執(zhí)行模擬廣播操作等功能。 根據(jù)加載的設備和運行功能的具體功能不同， LANE 協(xié)議可分為： 局域網(wǎng)仿真客戶機LEC(LAN Emulation Client)、 局域網(wǎng)仿真服務器LES(LAN Emulation Server)以及局域網(wǎng)仿真配置服務器LECS(LAN Emulation Server)和廣播未知服務器BUS(Broadcast and Unknown Server)， 其中最為重要的是LEC和LES兩

47、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。,LANE協(xié)議采用的是客戶機/服務器,圖6.4,-,3,,ATM局域網(wǎng)仿真配置結構,圖6.4-3 ATM局域網(wǎng)仿真配置結構,LEC： 在LANE中組成單元是LAN， LEC是作為LAN和ATM主機等LANE的端點系統(tǒng)的代理(Agent)接入LANE網(wǎng)絡， 主要完成MAC地址和ATM地址的轉換， 所以每個LEC都有相應的ATM地址標號， 作為ATM網(wǎng)絡中進行通信的基礎。 ,LES： LES為一個特定的LANE的控制和管理軟件， 完成動態(tài)登錄和MAC地址轉換工作， 是LANE在ATM網(wǎng)絡上順利運營基礎。

48、,LEC： 在LANE中組成單元是LA,LECS： LECS負責提供整個ATM網(wǎng)絡的配置消息， 包括向LEC提供LES地址。 ,BUS： BUS用于完成廣播(點到多點)數(shù)據(jù)傳輸功能, 用于傳送未知目標地址信息流或是特定的廣播信息， 對于前者類似于局域網(wǎng)的廣播傳輸機制。,,LECS： LECS負責提供整個A,LES、 LECS和BUS作為LANE的服務器軟件， 在整個LANE中的位置非常靈活， ATM論壇并沒有規(guī)定這些軟件運行的位置， 實際上它們可以運行于ATM交換機、 ATM主機和ATM/LAN轉換設備。 為了保證維護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)絡設備上實施這些服務

49、器軟件， 而一般不在工作站上實現(xiàn)。 ,,LES、 LECS和BUS作為LAN,盡管LANE可以大大簡化網(wǎng)絡配置和維護， 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是以支持數(shù)據(jù)業(yè)務為主， 因此， 其所有發(fā)起的ATM SVC連接都屬于沒有指定比特率的連接， QoS級別較低。 所以， 當網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流量較大時， LAN不適宜于實時性較強的應用， 比如話音和視頻等。,盡管LANE可以大大簡化網(wǎng)絡配置和維,,3） MPOA,MPOA（Multiple Protocol over ATM）可以認為是對LANE和CIPOA 的進一步擴展， 目的是提供一種高性能、 低延遲， 并可以承載多種高層

50、協(xié)議的網(wǎng)絡互聯(lián)技術， 實現(xiàn)網(wǎng)絡層協(xié)議和ATM協(xié)議的映射， 建立網(wǎng)絡層上的VPN(Virtual Private Network)， 從而充分利用ATM提供的各種服務性能。 為實現(xiàn)上述目標， MPOA采用了虛擬路由器（Virtual Router）的概念： 首先， 由于LANE路由器在鏈路層上完成協(xié)議轉換， 導致路由器的處理能力低， 所以， MPOA的路由器將基于網(wǎng)絡層建立地址映射。,3） MPOA,其次， 由于LANE網(wǎng)絡中存在LES， 可以在ATM網(wǎng)絡中直接建立LANE路由器之間的互聯(lián)。 顯然， MPOA中應該設置相應的路由器RS（Router Server）以完成全網(wǎng)的路由選擇。 最后，

51、 由于RS已具備了尋徑功能， 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡層路由器可退化為信息轉發(fā)設備（稱為邊緣設備）， 從而降低網(wǎng)絡互聯(lián)的成本。,其次， 由于LANE網(wǎng)絡中存在LES， 可以在AT,MPOA克服了CIPOA和LANE的主要缺點之一， 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， 進行路由選擇后再把包分段封裝成ATM信元進行轉發(fā)， MPOA允許在不同的子網(wǎng)用戶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。,MPOA克服了CIPOA和LANE的主要缺點之一，,MPOA包括MPOA客戶機和MPOA服務器。 MPOA客戶機可以是A

52、TM主機或通過邊緣設備與ATM相連的非ATM網(wǎng)段主機， 邊緣設備之間可以進行第二層的橋接或第三層的轉發(fā)， 通過短路徑的VCC傳送。 MPOA客戶機具有監(jiān)視第三層的分組流的功能， 當檢測到去往某一特定目的地的連續(xù)的分組流時， MPOA客戶機向MPOA服務器查詢目的地ATM地址或去往目的地的ATM邊緣設備的ATM地址， 用來建立短路徑VCC。,MPOA包括MPOA客戶機和MPOA,MPOA服務器用IETF定義的下一跳解析協(xié)議（NHRP）沿著相應的路由傳播解析包， 直至到網(wǎng)絡目的地的出口ATM地址解析到。 MPOA使用分布式虛擬路由技術， 連接ATM子網(wǎng)和傳統(tǒng)的LAN子網(wǎng)的邊緣設備類似于虛擬路由器的

53、接口卡， 而與邊緣設備相連的整個ATM網(wǎng)則是虛擬路由器的轉發(fā)背板。 分組轉發(fā)功能和路由計算功能相分離， 路由計算由路由服務器完成， 這種分離與傳統(tǒng)的路由器相比， 提高了轉發(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。,MPOA服務器用IETF定義的下一跳解析協(xié)議（NHR,,2. 集成模式,集成模式是指將IP網(wǎng)設備和ATM網(wǎng)設備集成在一起。 在集成模式中， ATM網(wǎng)的尋址已不再是獨立的， ATM網(wǎng)中的尋址將要受到IP網(wǎng)設備的干預。 在集成模式下， IP網(wǎng)的設備和ATM網(wǎng)設備是集成在一起的， IP網(wǎng)的控制設備一般可稱為IPC，

54、 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是一個邏輯功能塊， 它可以是一個獨立的物理設備， 也可以不是一個獨立的物理設備， 而是ATM交換機中的一個功能模塊， 但它是必不可少的。,2. 集成模式,ATM交換設備一般仍為普通ATM交換機， 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ATM Forum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， 以滿足無連接IP業(yè)務快速切換的要求。 集成模型的實現(xiàn)技術主要有： Ipsilon公司（已被Nokia收購）提出的IP交換（

55、IP Switch）技術、 Cisco公司提出的標記交換（Tag switch）技術和IETF推薦的多協(xié)議標簽交換（MPLS）技術。 ,,ATM交換設備一般仍為普通ATM交,1） IP Switch技術,IP Switch技術的目的是在快速交換硬件上獲得最有效的IP實現(xiàn)， 將無連接的IP和面向連接的ATM的優(yōu)點互補。 IP交換是標準的ATM交換加上連接于ATM交換機端口上的智能的軟件控制器， 即IP交換控制器。 IP交換機將數(shù)據(jù)流的初始分組交給標準的路由模塊（IP交換機的一部分）處理， 當IP交換機看到一個流中有足夠的分組時， 認為它是長期的， 就同相鄰的IP交換機或邊緣設備建立流標記，

56、后續(xù)的分組就可以高速地標記交換， 將緩慢的路由模塊旁路。 IP交換網(wǎng)關或邊緣設備負責從非標記分組向標記分組和分組到ATM數(shù)據(jù)的轉換。 ,1） IP Switch技術,為了以無連接形式操作每一次交換過程， IP Switch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仿真服務器、 路由服務器、 地址解析服務器等。 Ipsilon 開發(fā)了一個簡明的底層控制協(xié)議GSMP(General Switch Management Protocol： 通用交換管理協(xié)議) ， 允許IP Switch控制器直接訪問ATM硬件。 另外， 還開發(fā)了IFMP協(xié)議（Ipsilon Flow

57、 Management Protocol ： Ipsilon流量管理協(xié)議）， 以便把IP流與ATM的VC(Virtual Channel)關聯(lián)起來。 不能劃分為流的IP包在控制器的控制下按傳統(tǒng)路由器的方式轉發(fā)， 而IP流則可以在ATM交換引擎中交換。 IP Switch的結構如圖6.4,-,4所示。,為了以無連接形式操作每一次交換過程,圖6.4,-,4,,IP Switch的結構示意圖,圖6.4-4 IP Switch的結構示意圖,圖6.4,-,5,,ATM與IP Switch地址映射比較,圖6.4-5 ATM與IP Switch地址映射比較,由于采用了GSMP和IFMP協(xié)議， 允許IP Sw

58、itch直接控制ATM交換機硬件并直接處理IP包頭部信息， 因而簡化了地址映射， 如圖6.4,-,5所示。 而減少地址映射的步驟可以節(jié)約帶寬， 減少延遲和復雜性， 同時也使IP流映射到VC交換成為可能。,由于采用了GSMP和IFMP協(xié)議，,IP Switch技術也支持不同的QoS要求， 當然這是“直通”發(fā)生以后， 通過ATM不同的QoS保證PVC虛電路要求來實現(xiàn)的， 具體的QoS實現(xiàn)由ATM交換機來完成。 為了保證端到端的QoS， IP Switch網(wǎng)關要求支持RSVP協(xié)議， 并可以把RSVP指定的QoS要求映射到IP Switch技術的QoS級別上。 盡管IP Switch技術在保留原IP網(wǎng)

59、絡的基礎上引入了“直通”技術， 大大提高了IP網(wǎng)絡的性能， 但也存在一些不足之處： 首先， 沒有充分利用ATM網(wǎng)絡的靈活性（SVC交換虛電路）和動態(tài)路由帶來的好處；,IP Switch技術也支持不同的,其次， IP Switch對QoS的支持也是不完全的。 雖然IP Switch技術可以為不同種類的IP流提供不同的QoS級別， 但是， 對于屬于同一IP流種類的各個連接而言， 其QoS的要求是得不到保證的（因為可能會產(chǎn)生“隊頭阻塞”現(xiàn)象）。 ,,其次， IP Switch對QoS的支持也是不完全的,2） Tag switch技術,Tag Switch是由CISCO公司提出的一種多層交換技術。

60、 其主要思想是將第二層ATM交換技術與第三層路由技術相結合， 充分利用ATM的QoS特性， 提高傳輸效率。 與IP Switch不同的是， Tag Switch不是依賴數(shù)據(jù)流的驅(qū)動來建立標簽轉發(fā)表項的， 而是依賴于控制驅(qū)動（有一個相當于ATM協(xié)議的控制平面）的， Tag Switch網(wǎng)絡由 Tag Edge Routers和Tag Switching Routers組成。 IP包在Tag Edge Routers上進行標記封裝， 下一跳的路由確定依賴標準路由算法（如OSPF、 BGP等）。標記的綁定和分布采用標記分布協(xié)議（Tag Distribution Protocol， TDP）。,2）

61、 Tag switch技術,圖6.4,-,6,,Tag Switch 網(wǎng)絡工作示意圖,圖6.4-6 Tag Switch 網(wǎng)絡工作示意圖,Tag Switch網(wǎng)絡既不運送ATM信元， 也不運送TCP/IP包， 網(wǎng)絡內(nèi)部進行的只是Tag交換， 即Tag對貼有標記的數(shù)據(jù)包進行交換。 Tag交換機可以看作是路由器和ATM交換機的結合體， Tag邊緣路由器既支持Tag Switch， 也支持傳統(tǒng)的IP路由網(wǎng)絡技術。 在Tag交換網(wǎng)的外圍， 傳統(tǒng)的IP路由網(wǎng)絡可以通過Tag邊緣路由器接入作為骨干的Tag交換網(wǎng)絡。 Tag Switch 網(wǎng)絡工作示意圖如圖,,6.4,-,6所示。,Tag Switch網(wǎng)

62、絡既不運送A,,Tag Switch技術工作過程為： 首先， 由TDP建立路由和標簽映射， 類似于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)包打上不同的標記， 發(fā)送給與它相連的Tag交換機， 同時， 它也完成一些第三層的增值業(yè)務。 第三步是Tag交換網(wǎng)絡中的Tag交換機依據(jù)數(shù)據(jù)包上的標記對數(shù)據(jù)包進行交換和處理。 最后是出口端的Tag邊緣路由器負責移去數(shù)據(jù)包上的標記， 并向傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡送出IP數(shù)據(jù)包。 ,Tag Switch技術工作過程為,像IP Switch技術一樣， Tag Switch技術支持IETF的RSVP協(xié)議， 可以把RS

63、VP指定的QoS要求映射到Tag Switch技術的QoS級別上， 從而支持端到端的QoS保證。 Tag Switch技術可以提高路由器的轉發(fā)能力， 從而提高整個IP網(wǎng)絡的性能， 但是同樣存在路由器（將被改造為Tag邊緣路由器）費用高和管理復雜的問題， 而且也增加了ATM交換機（將被改造為Tag交換機）的費用和復雜性。,像IP Switch技術一樣， T,,3） MPLS ,,,MPLS是從Cisco的標記交換演變而來的， 它給數(shù)據(jù)包加上標簽， 并根據(jù)標簽來轉發(fā)數(shù)據(jù)包。 標簽是一個短的、 固定長度的標識符， 僅具有局部意義， 用來識別特定的轉發(fā)等價類。 加到包上的標簽標識了這個包所屬的轉發(fā)

64、等價類（FEC）。 通常， 根據(jù)包的網(wǎng)絡層目的地址來決定包應該屬于哪個FEC。,3） MPLS  ,MPLS網(wǎng)絡的構成如圖6.4,-,7所示， MPLS網(wǎng)絡由標簽交換路由器（LSR）和標簽邊緣路由器（LER）組成。 LER位于MPLS網(wǎng)絡的邊界上， 連接著各類用戶網(wǎng)絡以及其他MPLS網(wǎng)絡。 LER對到達的IP包進行分析， 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)務類型等）將包劃分為若干FEC， 并為其加上特定的標簽， 然后再向下一跳轉發(fā)。 MPLS的中間路由器(LSR)就根據(jù)到達包的標簽來決定其轉發(fā)方向， 即根據(jù)到達包的標簽（入標簽）檢索得到含有出標簽和轉發(fā)方向的下一跳標簽轉發(fā)

65、項（NHLEF）， 然后根據(jù)該項給出的信息以新的標簽來轉發(fā)包。,MPLS網(wǎng)絡的構成如圖6.4-7所示,這個新標簽取代舊標簽的過程在MPLS中稱為標簽互換（Label Swapping）， 各個中間路由器以相同的方法轉發(fā)包， 直到數(shù)據(jù)包到達離開MPLS域的邊緣路由器。 在傳統(tǒng)IP中， 每個路由器對同一個FEC的每個分組都要進行分類和選擇下一跳； 而在MPLS中， 對于一分組， 只是在它進入網(wǎng)絡時進行FEC分類， 并分配一個相應的標記， 網(wǎng)絡中的LSR則不再需要對網(wǎng)絡層頭進行分析， 直接根據(jù)標記進行處理。,這個新標簽取代舊標簽的過程在MPL,圖6.4,-,7,,MPLS的網(wǎng)絡結構,圖6.4-7 M

66、PLS的網(wǎng)絡結構,LSR之間通過標簽分配協(xié)議（LDP）分配和分發(fā)標簽信息。 標簽分配協(xié)議是一個LSR通知其他LSRs關于標記FEC綁定信息的一系列過程。 一般來說， 由下游節(jié)點向上游節(jié)點分發(fā)標記， 連成一串的標記就構成了LSP。 在單播中， LDP有兩種方式來進行標記的分發(fā)： 獨立方式（Independent）和受控方式（Ordered）。 在獨立方式中， 任何節(jié)點可以在任何時候為每一個它認識的流進行標記分發(fā)； 受控方式中， 一個流的標記分發(fā)從這個流所屬的出口節(jié)點開始， 這樣可以保證整個網(wǎng)絡內(nèi)標記與流的映射是完整一致的。,LSR之間通過標簽分配協(xié)議（LDP,不論是獨立還是受控方式， 可以采用自由模式（liberal mode）或保守模式（conservative mode）分發(fā)標記。 在自由模式中， 向所有鄰近的LSRs分發(fā)一個FEC的標記， 而不管自己是否是這些節(jié)點在此FEC上的下一跳。 這樣做的優(yōu)點是當路由發(fā)生變化時， 可以立即使用預先分發(fā)好的標記， 但這將消耗更多的標記。 保守模式只分發(fā)給下一跳是自己的那些節(jié)點， 這樣可以節(jié)省標記空間。 ,,不論是獨立還是受控方式， 可以采