淺析ATM交換機(jī)呼叫處理體系結(jié)構(gòu)

2019-11-04 11:47:19

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供稿：網(wǎng)友

　　摘要：文中結(jié)合ATM這一面向連接的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，就ATM交換機(jī)呼叫體系結(jié)構(gòu)作以淺析，重點(diǎn)闡述了集中呼叫、分布式信號呼叫、呼叫控制、路由呼叫處理體系結(jié)構(gòu)。

　　要害詞：ATM交換機(jī)呼叫處理體系結(jié)構(gòu)

1.概述

　　ATM信號系統(tǒng)是為了適應(yīng)寬帶網(wǎng)所能提供的服務(wù)，由ISDN信號系統(tǒng)演變而來，是近幾年采用的新技術(shù)，ATM電路交換與分組交換的結(jié)合是面向連接的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，存在著相應(yīng)的信令選路規(guī)程和地址結(jié)構(gòu)，速度快、容量大、多業(yè)務(wù)、支持能力強(qiáng)、可擴(kuò)展性好，具有高可靠的QOS保證。ATM是一個面向連接的技術(shù)，它依靠于信號建立并控制連接，在ATM交換機(jī)中用于處理連接的主要有信號、呼叫控制和路由三部分，其中信號是一種用于建立治理和終止連接的語言，它答應(yīng)兩個同等級交換系統(tǒng)之間通過傳輸建立呼叫。呼叫控制的主要功能是在交換系統(tǒng)中協(xié)調(diào)連接治理并執(zhí)行局部業(yè)務(wù)治理政策，路由的主要功能是在網(wǎng)絡(luò)中為兩個或多個交換系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)一個連接通道，所選擇的道路應(yīng)滿足端對端服務(wù)要求。

　　ATM可以使企業(yè)在局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間采用一種單一網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以提供真正完美無缺的局域網(wǎng)/廣域網(wǎng)集成。ATM不僅保證用戶的級別也能保證用戶的時延及丟包率，ATM的QOS優(yōu)勢使ATM成為目前唯一保障，諸如DDN一類的實(shí)時與同步要求及高的業(yè)務(wù)技術(shù)。ATM將承載ip網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，IP和ATM的融合適宜于傳統(tǒng)的電信運(yùn)營商構(gòu)筑其公用多業(yè)務(wù)平臺，同時也促進(jìn)了傳統(tǒng)電路交換網(wǎng)(PSTN、ISDN、DDN等)向分組交換網(wǎng)演變。

2.集中式呼叫處理體系結(jié)構(gòu)

　　集中式呼叫處理體系結(jié)構(gòu)，即使用單的控制模塊處理包括呼叫建立請求、路由布局信息的更新、治理請求的解釋和響應(yīng)、治理響應(yīng)的產(chǎn)生以及位置的治理等在內(nèi)的所有任務(wù)。在這一體系結(jié)構(gòu)中，來自網(wǎng)絡(luò)接口的所有呼叫均通過交換機(jī)內(nèi)的單一控制模塊并由處理。這一體系結(jié)構(gòu)的呼叫處理能力每秒不超過100次，僅適用于工作組等低端交換機(jī)。因這一體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用的主要原因是受當(dāng)時技術(shù)經(jīng)濟(jì)等方面因素的制約，其主要弊端在于其性能是不可縮擴(kuò)的。因為當(dāng)網(wǎng)絡(luò)接口模塊增多或時間內(nèi)所需處理的連接數(shù)量增加到一定程度時，控制模塊就會出現(xiàn)超載現(xiàn)象，處理能力的分布程度取決于控制模塊中的功能段是如何執(zhí)行的，智能較差的接口模塊仍然需要控制模塊的輔助才能完成呼叫處理任務(wù)，但隨著計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)的高速發(fā)展，采用智能較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)接口控制模塊可以完全消除控制模塊給呼叫處理帶來的瓶頸。

　　當(dāng)采用集中式呼叫處理體系結(jié)構(gòu)，并假定在控制模塊上只有一個RISC微處理器作為計算工具時，系統(tǒng)的預(yù)期性能是每秒50個呼叫或更少。分析表明，要達(dá)到每秒處理150個呼叫的能力，控制模塊上至少需要2個RISC微處理器。但由于硬件密度的限制，控制模塊所能包含的微處理器數(shù)量是有限的，此外，不滿足未來發(fā)展的需求，系統(tǒng)所采用的系結(jié)構(gòu)必須是可縮擴(kuò)的，控制模塊的設(shè)計必須滿足全負(fù)載系統(tǒng)的要求。從分析可以得出集中式呼叫處理結(jié)構(gòu)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展必將被可縮擴(kuò)呼叫體系結(jié)構(gòu)所取代。

3.分布式信號呼叫處理體系結(jié)構(gòu)

　　在分布式信號呼叫處理體系結(jié)構(gòu)中，信號處理將在接口模塊完成，每個接口模塊均有自己專用的、能處理多重任務(wù)的處理器。在這一體系結(jié)構(gòu)中，每個接口模塊均可以終止信號棧并參予呼叫控制過程。處理信號消息的過程是呼叫處理過程中公認(rèn)的最費(fèi)時的過程，將這一部分工作轉(zhuǎn)移到接口模塊，可以實(shí)現(xiàn)更好的性能和可縮擴(kuò)性，因為信號處理的并行操作通常可以改善處理過程的延遲。

　　但由于在分布式信號體系結(jié)構(gòu)中，每個接口模塊只是簡單地將信號基元從信號棧轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)部控制消息，控制模塊依然要處理呼叫工作，通常的路由以及系統(tǒng)操作和治理等亦然，這在很大程度上限制了該體系結(jié)構(gòu)的性能。分布式信號體系結(jié)構(gòu)的呼叫處理能力可達(dá)每秒150-400次，適合在校園和企業(yè)等中等規(guī)模交換機(jī)中使用。分布式信號處理體系結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的產(chǎn)品性能將是集中式呼叫處理每秒結(jié)構(gòu)的三倍，從而達(dá)到每秒150個呼叫處理能力，當(dāng)前采用此種體系結(jié)構(gòu)的原因，一是將信號任務(wù)分布化相對輕易實(shí)現(xiàn)，二是可以避免采用分布式呼叫控制和路由體系結(jié)構(gòu)可能帶來的風(fēng)險和高的資金投入。

4.分布式呼叫控制處理體系結(jié)構(gòu)

　　這一體系結(jié)構(gòu)是建立在分布式信號呼叫處理體系結(jié)構(gòu)之上的，它以分布式執(zhí)行呼叫控制功能，從而地一步改善了呼叫處理性能。該體系結(jié)構(gòu)將信號消息直接由入口模塊送往餓模塊，從而消除了控制模塊的瓶頸并答應(yīng)系統(tǒng)靈活地執(zhí)行一大批內(nèi)部控制功能。當(dāng)然，智能較弱的模塊只能簡單地通過控制模塊為呼叫請求詢問路由信息，智能較強(qiáng)的接口模塊則可以響應(yīng)以交換機(jī)為目的地的呼叫請求。控制模塊只有當(dāng)目的地在網(wǎng)絡(luò)的其他交換機(jī)時才被使用，這一體系結(jié)構(gòu)還考慮到多數(shù)呼叫請求并不咨詢路由協(xié)議這一特點(diǎn)。分布式呼叫控制處理體系結(jié)構(gòu)可以大大改善系統(tǒng)的可縮性，其代價則是分布式控制要求對系統(tǒng)中的呼叫控制器件進(jìn)行極為復(fù)雜的治理，因而比分布式信號處理更加難以實(shí)現(xiàn)。此外，由于控制模塊繼續(xù)保留系統(tǒng)的源信息，接口模塊必須隨時向控制模塊報告有關(guān)局部資源信息的決定，這也限制了呼叫處理性能的進(jìn)一步提高。分布式呼叫控制體系結(jié)構(gòu)的呼叫處理能力可達(dá)每秒500-1000次，適合在企業(yè)或邊緣交換機(jī)中使用。

5.分布式路由呼叫處理體系結(jié)構(gòu)

　　將路徑選擇工作分配給接口模塊可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)的性能，因此，控制模塊僅用于路由協(xié)議布局的交換。在每一次布局更新時，控制模塊負(fù)責(zé)更新由接口模塊維護(hù)的布局數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，路由決定器件則負(fù)責(zé)為給定的呼叫請求進(jìn)行復(fù)雜的路徑計算工作。布局更新通常是周期地進(jìn)行或是只有當(dāng)發(fā)生重大變化才進(jìn)行，這些更新所帶來的工作量并不大。此外，布局聚合技術(shù)還可使路由協(xié)議擴(kuò)充到更大的網(wǎng)絡(luò)。在這一體系結(jié)構(gòu)下，控制模塊已不再處理路徑控制工作，分布式路由體系結(jié)構(gòu)的呼叫能力可達(dá)每秒1000次，是WAN中核心或邊緣交換機(jī)理想的選擇。

　　為實(shí)現(xiàn)分布式路由呼叫體系結(jié)構(gòu)，貝爾實(shí)驗室的研究人員用朗訊科技的ATLANTA芯片組成交換硬件，此外，他們還使用了支持ABR業(yè)務(wù)控制的ERM器件，其交換機(jī)由交換矩陣模塊、接口模塊和控制模塊組成，這一技術(shù)正在開發(fā)研制中，深信該項技術(shù)必將是下一代網(wǎng)絡(luò)的一種主要呼叫體系結(jié)構(gòu)。

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