簡析千兆比以太網(wǎng)與ATM網(wǎng)
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摘要：本文就千兆比以太網(wǎng)和ATM技術(shù)從傳輸機(jī)制、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、服務(wù)類型和服務(wù)質(zhì)量等方面進(jìn)行了比較，總結(jié)了它們優(yōu)缺點(diǎn)以及兩種技術(shù)使用范圍，讓讀者更深層地了解兩種技術(shù)的各自優(yōu)勢。
關(guān)鍵詞：千兆比以太網(wǎng)、ATM、信元、GBIC
一、傳輸機(jī)制1、 千兆比以太網(wǎng)以太網(wǎng)從白兆升級(jí)到千兆，融合了兩種技術(shù)。即IEEE802.3以太網(wǎng)和ANSIX3T11光纖通道技術(shù)。
（1）協(xié)議架構(gòu)千兆比以太網(wǎng)使用光纖通道的高速物理接口和全雙工/半雙工載波偵聽功能的（CSMA/CD）訪問控制機(jī)制，保留了IEEE802.3以太網(wǎng)幀格式，具備對(duì)安裝介質(zhì)的向后兼容性，因此千兆比以太網(wǎng)極小化了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的復(fù)雜性，并具有良好的穩(wěn)定性。
（2）傳輸介質(zhì)與物理接口
包括兩種標(biāo)準(zhǔn)：802.3z和802.3ab
802.3z：1000BASE-LX（單模或多模）、1000BASE-SX（多模）、1000BASE-CX（短銅跳線）。
802.3ab：1000BASE-T（非屏蔽雙絞線）
千兆比以太網(wǎng)接口載體是由千兆比接口轉(zhuǎn)換器（GBIC）實(shí)現(xiàn)的。包括短波（SX），長波（LX），LH和短銅跳線（CX）物理接口，LH GBIC將單模光纖從標(biāo)準(zhǔn)的5公里延伸到了10公里，基本上解決城域范圍的千兆比組網(wǎng)。目前千兆比在遠(yuǎn)距離傳輸上的解決方案是多樣化的。CISCO當(dāng)前的GBIC已支持1000BASE-ZX，達(dá)到120公里。
2、 ATM（1）協(xié)議架構(gòu)ATM技術(shù)最早是通訊公司研究用于B-ISDN（寬帶綜合數(shù)據(jù)服務(wù)網(wǎng)絡(luò)）提供物理傳輸基礎(chǔ)，它為數(shù)據(jù)、音頻、視頻的多媒體信息廣域傳輸提供統(tǒng)一的通訊平臺(tái)。隨著產(chǎn)業(yè)信息化，多媒體技術(shù)應(yīng)用的不斷發(fā)展，以及信息國際化的大趨勢，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬、傳輸技術(shù)提供了新的需求。網(wǎng)絡(luò)專家和用戶在尋找適應(yīng)這些新需求的技術(shù)時(shí)，看好ATM技術(shù)。ATM技術(shù)主要特點(diǎn)如下：
l 定長輸單元—信元（Cell Switch）
信元為53個(gè)字節(jié)的固定長度，固定長度的傳輸單元陰利于提高信息包的轉(zhuǎn)發(fā)效率和降低包轉(zhuǎn)發(fā)的延遲。
l 面向連接的電路交換（Circuit Switch）
兩個(gè)通信點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)前要建立基于網(wǎng)絡(luò)第二層邏輯連接。一旦連接建立，將由VPI、VCI標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)發(fā)路徑，各中間節(jié)點(diǎn)維護(hù)VPI、VCI的路由表，完成路徑選擇及VPI、VCI的標(biāo)識(shí)轉(zhuǎn)換。這樣，為信息的實(shí)時(shí)傳輸?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)延遲的預(yù)測性創(chuàng)造了有利條件。
（２）傳輸介質(zhì)與物理接口l 高帶寬
ATM技術(shù)可達(dá)到很高的理論帶寬（目前成標(biāo)準(zhǔn)的為OC-3、OC-12、OC-48和OC-96），為滿足現(xiàn)在和將來用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的需求提供了誘人的解決方案。
二、服務(wù)類型和服務(wù)質(zhì)量（QoS）1、千兆比以太網(wǎng)除了提高帶寬以外，千兆比以太網(wǎng)也支持以太網(wǎng)的服務(wù)類型和服務(wù)質(zhì)量保證相關(guān)協(xié)議，如IEEE 802.ip、802.iq、IEEE 802.3x、IEEE 802.3ab和資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）等關(guān)鍵協(xié)議。
l IEEE802.ip
1998年6月形成的IEEE802.ip標(biāo)準(zhǔn)，使得以太網(wǎng)能夠及時(shí)響應(yīng)獨(dú)立端站主機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的某個(gè)QoS（服務(wù)質(zhì)量）請(qǐng)求，該標(biāo)準(zhǔn)界定了組播分組管理。802.ip還包括了最新主義的運(yùn)用分配注冊(cè)協(xié)議（GARP），它專門用于GARP的特定應(yīng)用，如GARP組播注冊(cè)協(xié)議（GMRP），GARP WAN注冊(cè)協(xié)議（GVRP），GMRP為組播MAC地址分組提供了注冊(cè)服務(wù)。
l IEEE802.3iq
交換式互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的虛擬局域網(wǎng)(VLANS)為網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品提供了增值特性，如VLAN主干減少生成樹重復(fù)計(jì)算機(jī)，控制廣播等。以前除ATM局域網(wǎng)仿真外，還沒有VLAN3創(chuàng)建的任務(wù)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在，802.iq已建立起了基于標(biāo)準(zhǔn)VLAN，該標(biāo)準(zhǔn)以幀標(biāo)簽機(jī)制為基礎(chǔ)，適合于以太網(wǎng)，快速以太網(wǎng)，令牌環(huán)和FDDI，也為交換機(jī)和路由器提供一種使VLAN標(biāo)簽化的方法。保證了多廣高的VLAN兼容性，GVRP已由802.iq支持，它提供VLAN成員的注冊(cè)服務(wù)。
l IEEE802.3x
802.3X是以太網(wǎng)的一種流控機(jī)制。當(dāng)客戶終端向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求后，自身系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生擁塞環(huán)境中，它會(huì)向服務(wù)器發(fā)出一種暫停幀，以延緩服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸。千兆比設(shè)備對(duì)該機(jī)制的支持，補(bǔ)充了千兆比以太網(wǎng)的控制功能。
l IEEE802.3ab
802.3AB的標(biāo)準(zhǔn)支持在５類非屏蔽雙絞線上，較輸于千兆比以太網(wǎng)。
l RSVP資源預(yù)留協(xié)議
以太網(wǎng)通過在幀位中標(biāo)記數(shù)據(jù)流類型，使網(wǎng)絡(luò)在傳輸中識(shí)別優(yōu)先級(jí)別，以保證高優(yōu)先級(jí)的數(shù)據(jù)流優(yōu)先占用帶寬資源，彌補(bǔ)以太網(wǎng)過延時(shí)敏感的應(yīng)用支持的先天不足。
2、ATMATM骨干依照是否需要端的同步：位傳輸速率的可變性；是否面向連接：將傳輸服務(wù)分為A、Ｂ、Ｃ、Ｄ四大類，可用比特率（ABR），恒定比特率（CBR）可變比特率（VBR）和非特定比率（UBR）。并定義了相應(yīng)的適配服務(wù)、服務(wù)質(zhì)量（QoS）、流控類型和機(jī)制，以適應(yīng)不同類型信息傳輸?shù)奶攸c(diǎn)需求。這樣，為多媒體信息的傳輸提供了統(tǒng)一的傳輸平臺(tái)，可有效地保證信息傳輸質(zhì)量和傳輸率。
在傳統(tǒng)以太網(wǎng)擴(kuò)展到ATM網(wǎng)絡(luò)主干，采用LAN/ATM交換機(jī)或ATM Adapter,，應(yīng)用局域網(wǎng)仿真的技術(shù)使基于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的應(yīng)用無需作任何修改，即可通過ATM技術(shù)滿足目前和未來對(duì)主干帶寬的需要。由于在局域網(wǎng)仿真這方面的應(yīng)用與其他領(lǐng)域無關(guān)，并且易于網(wǎng)絡(luò)廠商制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，所以這是ATM技術(shù)目前比較成熟和主要的應(yīng)用領(lǐng)域。這種幀（Frame-信元Cell）在ATM網(wǎng)絡(luò)邊緣的相互轉(zhuǎn)換，某種程度上占用了網(wǎng)絡(luò)開銷。
三、千兆比以太網(wǎng)與ATM的有關(guān)性能1、帶寬Intranet、Internet和Extranet已打破了傳統(tǒng)的80/20網(wǎng)絡(luò)流量規(guī)則，高速的CPU，多媒體應(yīng)用都促使網(wǎng)絡(luò)主干向更高的帶寬遷移。
ATM和千兆比以太網(wǎng)都解決了帶寬問題。2.4G帶寬OC-48已成為標(biāo)準(zhǔn)。
２、可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)要兼容現(xiàn)有桌面PC、服務(wù)費(fèi)、大型主機(jī)和布線基礎(chǔ)，以獲得最大的投資保護(hù)，支持現(xiàn)存的LAN協(xié)議，以確保網(wǎng)絡(luò)的平滑升級(jí)。
以太網(wǎng)向千兆比以太網(wǎng)的遷移，對(duì)原有的設(shè)備和協(xié)議的保護(hù)是最理想的。投資較ATM建設(shè)少。ATM適合城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)范圍的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展。
3、服務(wù)質(zhì)量QOS由于某些數(shù)據(jù)流需要更高的優(yōu)先權(quán)，特別是在廣域網(wǎng)上。QoS選項(xiàng)包括承諾服務(wù)質(zhì)量QoS和服務(wù)級(jí)別QoS。前者指某一用戶或“流”動(dòng)承諾性能，后者提供盡可能的QoS。
以太網(wǎng)通過將網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)先權(quán)映射到諸如對(duì)IP的資源預(yù)留協(xié)議（RSVP）這些以機(jī)制或?qū)PX的其它機(jī)制。而ATM保證骨干的QoS，則是通過可用比特率（ABR）恒定比特率（CBR）可變比特率（VBR）和非特定比特率（UBR）。天生具備對(duì)時(shí)延敏感的多媒體應(yīng)用支持能力。ATM和以太網(wǎng)要解決類似的應(yīng)用型問題。以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)用以高速主干連接其通常應(yīng)用是提供交換或組交換到桌面，100Ｍ連接到主干或主干網(wǎng)連接，費(fèi)用相對(duì)較低。千兆比以太網(wǎng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了擴(kuò)展，速率大大提高。ATM以較高的造價(jià)構(gòu)建成園區(qū)范圍的主干。然而，ATM的優(yōu)勢在于城域網(wǎng)或言語廣域網(wǎng)上，主要表現(xiàn)為能提供多服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，廣域網(wǎng)上綜合數(shù)據(jù)類型如語音，視頻和純數(shù)據(jù)的應(yīng)用，ATM占優(yōu)勢。
4、網(wǎng)絡(luò)實(shí)施和維護(hù)千兆比以太網(wǎng)的擴(kuò)展性和集成簡單，維護(hù)方便。ATM網(wǎng)絡(luò)的局域網(wǎng)仿真、對(duì)多協(xié)議支持等配置等非常復(fù)雜，且技術(shù)難度較高，比其它技術(shù)更昂貴。
IP應(yīng)用的多樣性，IP Over SONET/SDH，IP Phone等是影響選擇千兆比以太網(wǎng)與ATM的不可忽視的因素，因此最終的選擇將取決于企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用水平。
參考文獻(xiàn)
[1] Rich Seifert：Ethernet：technology and applications for high-speed LANs。
