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《資料通訊與網路》筆記--虛電路網路:幀中繼和ATM

這邊介紹下使用虛電路交換的2中WAN技術:幀中繼和ATM。

幀中繼

幀中繼(frame relay)是一種虛電路廣域網。設計用來滿足20世紀80年代和20世紀90年代早期對新型廣域網的需求。

幀中繼主要有一下特性:

1.以較高的速率(1.544Mbps以及最近的44.376Mbps)進行工作。

2.只工作再物理層和資料鏈路層

3.允許突發性資料。例如:一個使用者可能想以6Mbps的速度傳送資料2秒,7秒不傳送,以3.44Mbps傳送資料1秒,總共在10秒內傳送了15.44M的資料,平均速度是1.544M。

4.允許幀的大小為9000個位元組,這適合於所有的區域網幀。

5.比傳統的廣域網花費少。從使用者的角度上來說,所花費的費用少。

6.在資料鏈路層有錯誤檢測,但是沒有流量和錯誤控制。

下圖是一個簡單的幀中繼網路:

幀中繼一個很好的特性是提供了擁塞控制(congestion control)和服務質量(quality of service,QoS),這些特定在以後的會進行介紹。

ATM

非同步傳輸模式(asynchronous transfer mode,ATM)是由ATM論壇設計的信元中繼(cell relay)協議,並被ITU-T採納。ATM和SONET(關於SONET的介紹請參見之前的文章:http://blog.csdn.net/todd911/article/details/9324615)的結合將允許世界上的網路之間高速互連。

混合網路

在ATM之前,資料鏈路層的資料通訊是基於幀交換的和幀網路的,不同協議使用大小和複雜性不同的幀。可以想象,幀大小的變化導致通訊量不可預測。交換機,多路複用器和路由器必須融合複雜的軟體系統來管理不同大小的幀,必須閱讀大量的幀頭資訊,並對每個位計數和賦值來確保每個幀的完整性。

另一個問題,在幀大小不可預測且變化很大的情況下,如何提供穩定速率的傳輸。為了從寬頻計數中獲得最大的好處,通訊量必須被時分複用到共享的通路上,想象一下,將來自由不同需求(和幀設計)的網路中的幀複用到同一條鏈路上(如下圖),會出現什麼結果?當線路1使用很大的幀(資料幀),而線路2使用非常小的幀(音視訊幀),會發生什麼情況?

因為幀X先到達,所以多路複用器將幀X先方到通路上,幀A必須要等到整個X的位進入通路後才能跟隨進入,幀X的絕對大小導致了幀A的不正常延時,同樣的不平衡可能影響從線路2來的所有幀。因為音視訊幀通常很小,將它和傳統的資料幀混合傳輸,往往導致這種型別幀的不可接受的延時,使得共享幀鏈路無法為語音和視訊資訊所使用。

信元網路

和幀互連網路有關的許多問題可以通過採用信元網路(cell network)的概念來解決。一個信元是一個固定大小的資料單元。在信元網路中,使用信元(cell)作為資料交換的基本單位,所有的資料都裝載入相同的信元中,這些信元可以按照完全可預測和統一的方式進行傳輸。當大小和格式不同的幀從分支網路到達信元網路時,他們被分割成相同大小的多個小資料單元,並裝載如信元中。這些信元和其他信元多路複用並路由通過整個信元網路。

下圖顯示了有2條鏈路的多路複用器傳送信元而不是幀的情形,幀X被分割成3個信元:X,Y和Z,鏈路1中的第一個信元在鏈路2中的第一個信元前傳送,這兩條鏈路的信元將交織在一起,沒有一個信元忍受漫長的延時。


非同步TDM

ATM使用非同步時分複用來處理來自不同通道的信元,這就是為什麼成為非同步傳輸模式。它使用固定大小的時隙(一個信元的大小)。ATM複用器使用來自任何輸入通道的一個信元填充一個時隙,如果通道沒有傳送的信元,則時隙為空。

ATM很先進的擁塞控制和服務質量,這些內容會在以後講到。