摘要　ATM技術作為寬帶網絡技術的核心技術得到了飛速發展，但它同時也存在許多問題。本文針對ATM的各個重要的方面如：衛星ATM技術、寬帶接入、寬帶主干網、與ip協議互連以及安全問題討論了ATM的現狀，存在的問題及未來的發展。

要害詞　衛星ATM　服務質量　寬帶接入　協議互連

　　ATM作為寬帶網絡的新技術得到了快速的發展。ATM技術發展主要有幾個方面：（a）ATM綜合業務能力簡化了網絡治理和運行；（b）有QoS保證，能有效的執行各種要害性的應用；（c）網絡可以延伸到幾千兆比特速率，能滿足交互型多媒體的高帶寬應用；（d）WAN、LAN的成熟標準確保了專用、公用ATM網絡的互操作性；（e）有效的利用網絡資源，節省帶寬費用有潛力。

　　1　無線、衛星、ATM

　　ATM網絡在無線、衛星上使用，有很多優點。第一：通過使用衛星，ATM業務可以更廣闊的地理范圍內提供。第二：衛星通信系統在傳輸速率較低的情況下有著非常靈活的帶寬按需分配能力。第三：衛星能對不同的使用ATM節點提供靈活的網絡結構和寬量分配。第四：衛星能方便地建立廣播和多播通信，對于ATM多點通信十分有利。第五：新的用戶群加入網絡還可作為地面光纖網絡的一個備份。一旦出現故事或網絡擁塞問題，可通過衛星信道恢復通信。第七：對那些帶寬需求和業務特性很難猜測的通信連接，能提供可選擇的信道，這可以提高資源利用率。

　　但發展無線、衛星、ATM還存在一些技術難點。

　　（1）無線信道誤碼率高。當前大多數衛星的調制解調器使用卷積碼技術來達到10-1--10-5的誤碼率，這對于ATM來說是不夠的，要求誤碼率必須達到很低的水平。為了提高衛星信道的誤碼性能，曾有人提出了一種稱之為鏈狀編碼（Concatenatedcoding）方案。典型的做法是在卷積碼之前加一層外碼，卷積碼作為內碼，內外碼結合達到低誤碼率。目前內碼一般選擇卷積碼，而外碼一般選擇Reedsolomon（RS）碼，這是因為它有能力糾正突發成熟。

　　（2）無線頻帶資源少。一個C+Ku頻段同步衛星的頻帶容量相當于6.85條155Mbps的信道，而一對光纖能提供16條155Mbps的信道。在衛星信道中使用的頻帶存在著較高的雨衰，須用相應的技術來減少雨衰的影響。雨衰在0/30GHz（Ka波段）或更高的頻率對系統肯定有影響。

　　（3）無線信道存在大的信元時延CTD和時延抖動CDV。對CTD來說，主要來源是自由空間的傳輸延時和衛星信道上編碼和解碼造成的延時，以及地面交換機和飛行器上的交換設備中排隊、交換、路由產生的延時。LEO的典型時延是20-25ms；MEO的典型時延是110-130ms；GEO的典型時延是250-280ms。時延太大，發信端收到的網絡擁塞狀態會與當前的網絡擁塞狀態相差很大，不利于反饋控制優勢的發揮。對CDV來說，主要是業務負載的結構和ATM中虛路徑VP、虛信道VC的數量和比例不同而不同；并還跟交換機的緩沖大小和緩沖機制有關；另在一個連接中，其大小會隨著連接中節點的數目增加而增加；最后還也衛星ATM設備內部交換處理次數的多少有關。

　　（4）由于無線帶寬資源少，就要求衛星ATM網絡的流量控制協議更加精確有效，這將導致現存的ATM網絡協議作修改甚至重新定義。還有，由于衛星通信存在著固有的長時延，這就要求流量控制功能能更快和更有效的發揮。針對這種情況，就提出了ＢＥＣＮ(BackwardEXPlicitCongestionNotification)算法，它能很快將網絡擁塞信息傳給源端。每個產生擁塞的網絡設備都可通過反向信道直接將擁塞信息傳遞給源端，使源端能較快地做出反應。

　　（5）在衛星ATM中對業務做了新的分級。業務分為：第一類（stringentclass），用來定義延時敏感的業務，與原來的CBR，實時VBR對應；第二類（tolerantclass），是可容忍時延的業務類，與ABR，非實時VBR對應；第三類（bilevelclass），支持VBR,ABR業務，如高速數據業務；第四類（unspecifiedclass），支持UBR業務，如電子郵件。

　　（6）寬帶無線終端應能兼容各種無線寬帶網，這需要先進的軟件無線電技術支持。軟件無線電的基本思想是同一硬件平臺上，通過安裝不同的軟件，使個人通信終端能夠進入不同體制的網絡結構，以實現不同的通信功能。目前軟件無線電技術還有待進一步的完善成熟。

　　ITU-T工作組4B在1999年完成了s.atm（ATMPerformane）和S.atm_av（ATMAvailability）的建議草案，在建議草案中S.atm和S.atm_av的當前版本主要討論的是地球同步衛星在15GHz頻帶以下的傳輸特性，至于在更高頻段上的衛星技術和LEO，MEO衛星在以后的版本中討論。目前，各國都在積極的發展寬帶衛星通信技術，如歐洲的ARTEMTS;日本的MTStar；韓國的KOREASAT-3；盧森堡的ASTRA；美國的TDrss。

　　2　寬帶接入

　　目前，網絡現狀是：主干網利用先進的光纖技術，容量逐步增加。局域網利用成熟的技術，以達到百兆，并向千兆速率發展。但接入網仍大量使用銅雙絞線，接入環路中還是使用3.4KHz的話音信號。由于各種原因，接入網成為了網絡的瓶頸，因而寬帶接入網在寬帶網絡技術中顯得尤為重要。發展方向就是全業務網（FullServiceNetwork），它可承載以廣播電視為特征的娛樂業務，以桌面多媒體業務為主的計算機數據業務和以電話為特征的通信業務。寬帶接入技術主要有：

　　*ADSL非對稱用戶數字環路和HDSL高速用戶數字環路。該方案是利用目前的銅線條件，外加復雜的回播抵消、調制和信號處理技術等，突破話音頻帶的限制，在銅線上提供高速數據傳輸。由于不涉及接入線路的更替，在現有條件下為急需的用戶提供定寬帶接入能力。但實現起來復雜，有以下幾個技術難點：（1）線路的衰減與失真性能要求苛刻；（2）反射干擾及平衡性能要求高；（3）噪聲及串音對通信影響大；（4）產生的輻射干擾可能會影響現有的中頻廣播；（5）信道特性不穩定。

　　*光纖同軸混合接入網HFC。HFC是在傳統的同軸電纜CATV的基礎上發展起來的。光纖作為CATV網的主干部分，整個網絡分光纜區和電纜區兩個部分。中間相接部分是光纖節點ON（OpticalNode），完成光信號和電信的轉換。這種接入技術存在著本身固有的缺點：（1）它是用戶共享通信媒質的技術。該技術分給單個用戶的帶寬變化性很大。當用戶少時，單個用戶分得的帶寬就很少了。不利于寬帶實時通信；（2）CATV網絡本身是一個非對稱的網絡，下行信道的帶寬遠大于上行信道的帶寬，很難適合話音、可視電話等對稱業務，而且網絡中的有源放大器一般是單向，為了適合上行信道信息的傳輸，必須更有源放大器；（3）傳統的CATV網絡中存在著嚴重的脈沖干擾、射頻干擾、群延時等對數字通信危害很大的干擾源。

　　*光無線技術。它利用紅外線作為通信手段，由于光波的帶寬巨大，光無線提供的寬帶比無線電帶寬提高10倍。但是強的紅外線對人體尤其對眼睛有傷害。加之，環境溫度和空氣密度的變化使得空氣的折射率發生變化，造成發射和接收的困難。外界的光線也是光無線通信的一個不可忽視的干擾源。光無線技術雖前景誘人，但實現起來還有一定的技術難度。

　　*光纖用戶環路FITL。這是寬帶接入網的最終形式，它的一般結構其中ADM為異步插入復用設備。光纖接入網的帶寬大，但是目前光器件的價格和寬帶業務的普及率限制了FITL的發展。

　　綜合來看，各種寬帶按入技術各有各的特點，長時間會共同存在。

　　3　寬帶主干網技術

　　為了更好地支持用戶的寬帶通信業務，主干網的容量還需進一步擴大。在未來業務需要很大的帶和很小的時延是一件很普通的事情。為了發展滿足上面要求的健壯和有效的網絡技術，須發展新的網絡技術。而光網絡技術能夠解決這些問題。WDM光網絡技術可將主干網容量提高1-2個數量級。中國計劃發展的“中國高技術信息示范網計劃”就是利用WDM網絡。未來的光網絡包括核心網（是全光網絡，無電子設備，盡可能地減少操作時延）和邊緣網（是與現存的各種網絡技術互連，架構起未來的信息網）。但是WDM技術存在以下的問題：（1）在設計寬帶WDM傳輸系統時，光纖非線性的作用如FWM（four-wavemixing）,spm(self-phasemodulation),XPM(cross-phasemodulation),SRM(stimulationRamanmodulation)應盡可能地加以考慮，因為它們會造成通信損傷；（2）光放大器的工和帶寬應足夠寬。未來的寬帶通信業務的發展將使得光信道的數目大幅度增長，發展更寬帶寬的光放大器是目前的研究熱點；（3）由于信道間距減少，各個光載波的精確性和穩定性顯得十分重要。這是因為WDM網絡需要很高的光頻率精確性和穩定性，以避免不同頻率的光載波在同一根光纖中產生串擾。未來的傳輸網絡要跟上日益增長的帶寬的需要，我們還應進一步提高光頻譜的利用率，甚至達到一赫茲一比特。這就對光頻率的準確性要求更加嚴格。應該加強各種先進的光器件的研究。

　　4　與IP網的互連

　　IP網在近年發展迅速，成了主流的網絡技術。但IP網絡還存在接入速率低，提供的業務較單一，主要集中于文本傳輸。ATM作為新一代的交換和傳輸技術可用來提高IP網主干的傳輸速率和用戶接入速率。TCP/IP協議可用各種物理網絡來進行傳輸，并和ATM傳輸交換技術沒有沖突。但是ATM技術是面向連接，業務分級，QoS保證的網絡技術，而IP網是非連接，不可靠，盡力傳輸的網絡技術，將這兩種差別較大的網絡協議互連還存在一定的技術難度，在ATM網絡上承載IP業務稱為IP　overATM。IPoverATM技術只對數據流的第一個數據包進行路由處理，根據路由建立虛電路（VC），以后的數據包包沿VC以直通（Cut-Through）的方式進行傳輸。IPoverATM有兩種類型：

　　（1）疊加型的IPoverATM，這種技術將ATM當作數據鏈路層，就如局域網中的以太網技術，遠程網絡中的幀中繼，X.25一樣。又稱為傳統的IPoverＡＲＭ。

　　（2）集成型IPoverATM，這種類型中網絡不再象第一種那樣有IP和ATM兩個層次，交換機不再有ATM地址到IP地址的轉換。屬于這種類型的有IPSwitching多協議標記交換。傳統的IPoverATM由于要將兩個協議直接映射，造成兩層的一些功能重復，開銷較大。ATM本身支持多點通信，但是要將ATM多點通信技術和IP網的多點業務適配還存在一些困難。ATM上的多播組治理比傳統的廣播型網絡技術復雜許多，具體存在以下問題：（a）ATM地址方案（組地址的定義）和信令協議的優化；（b）多點通信的規模收到了多播路由的限制；（c）多個用戶給同一用戶發送的數據要以一定的方式合并在一起。

　　IP網為了支持Qos，提出了RSVP協議。它答應在IP網中預留一定的資源給特定的業務。而ATM技術提供了強有力的QoS保證，這使得IP業務能有效地利用傳輸資源，要想在ATM環境中有效地支持RSVP，應將ATM和IP兩層的功能緊密結合起來，具體要做到：（1）將IP業務類型映射到相應的ATM業務類型上；（2）將IP的預留協議映射到ATM信令上；（3）對承載特定IP流的ATM虛電路進行治理。

　　5　安全問題

　　網絡安全問題是一個十分重要的問題，影響著這個網絡技術的發展。ATM論壇成立了一專門小組研究安全問題，與其它網絡相比，ATM安全問題的研究才剛起步。ATM網絡的安全問題有其自身的特點，如：虛電路竊取和業務分析。所謂虛電路竊取是指用戶非法將信元頭的VCI,VPI的值改變，從而達到竊取他們的虛電路的目的。我們知道，ATM是保證用戶通信質量的網絡，假如網絡不安全，虛電路可能被他人盜用，服務質量將變得毫無意義。業務分析是指攻擊者通過收集分析一條虛通路的容量、時序和通信方式等信息從而獲得自己想要的信息的一種手段。ATM網絡加密也是一個難題。首先是難以找到能夠滿足交換節點高速通信要求的加密解密算法。寬帶ATM技術支持的通信速率達幾百兆bps甚至Gbps，還有就是ATM信元長度小，有效載荷　48字節，因此任何長度大于384比特的塊加密算法都不適用于ATM。ATM技術很復雜，為這種復雜的網絡技術提供安全保護將更復雜。

　　在新的世紀，ATM技術將面臨許多的挑戰和機遇，只有從各個方面改進技術，為各種用戶業務提供方便的接入方式，吸引更多的用戶才是發展之道。