[转帖]宽带通信网络技术的发展前景

一声叹息

宽带通信网络技术的发展前景

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　要点：
宽带网络技术的发展前景
宽带数据通信技术的发展
ATM网络技术和ATM LAN仿真
　　　历史上话音通信和数据通信是互相分离的。话音是对延时敏感的动态信号，视频信号也有这个特点。与此相对照，计算机所产生的数据信号，包括数据、文字、图形和图象信息，是非动态的信号。传统的话音和视频通信都以模拟信号的形式实现。60年代，由于数字程控技术的发展和普及应用，用脉冲编码调制（PCM）技术把模拟信号数字化，把话音信号作成数字化的应用，使数字化的电话通信在全世界范围得到普遍应用，数字电路被用长距离电话通信的中继线，不仅提高了传输和交换的效率，也提高了话音通信的质量，数字化的程控交换设备不仅降低了成本，也增大了电话通信的容量，此外，提供在维护和管理上的方便。在电话通信技术的发展中，这是一次重大的技术革新。由于数字化的通信技术有这些突出的优点，目前，视频技术在向这一方向发展。随着计算机技术、微电子和芯片技术的不断提高，数字、数据通信能够共同到这些技术，使计算机和通信技术互相结合得更为紧密。历史上形成的话音和数据通信互相分离的状况正在逐步的改变，多媒体信息通信就是这种变化所产生的直接结果。
　　以下分别对数字和数据通信技术的发展，宽带通信的现状，数字和数据通信的会聚，以及面对未来公共宽带网络通信的发展作一概述。
一、数字通信技术
　　数字通信技术是在话音的脉冲编码调制技术的基础上发展的。传统的PCM技术用8K（每秒8000次）的速率采样话音信号，并且用8位的二进制数使话音信号数字化，得出话音的数字信号速率为64K位／秒，这种称为数字服务（DS）的一路话音数字信号速率，记号为DSO。若采用适当的压缩信息算法，在保持长距离电话话音质量的条件下，DSO可以作成3到16路的话音传输。这是采用数字化信息压缩算法的优点。数字化电路首先被用作现代公共电话网络（PSTN）的局间中继线路和长途电话线路。
　　对于多个话路的传输，数字通信技术采用时分多路复用的方法。例如，此类的标准T1，在（25微秒的时间帧内，分为24个时隙，每个时隙供一路数字话音信号的传输，总的传输速率为1．544Mb／s，称它为DS1，相应的欧洲标准，分为32个时隙，总的传输速率为2．048Mb／s，称为E1。在T1以上，有T2，T3。T1Κ1个DS1；T2Κ4个DS1（也称为DS2）；T3Κ28个DS1（也称为DS3）。由于在以上各个层次的速率之间没有确定的同步关系，把它们称作异步的数字系列，构成异步宽带网络。其中T1，T3是使用得最为普通的，T3达到44．736Mb／s的数据速率。欧洲的等效标准E3，工作在34Mb／s，在2．048Mb／s的速率上，支持E1。E1，E3也是国际标准，在我国也使用E1，E3的标准。异步数字系列缺乏在各个速率层次之间统一的管理性能，不能作为一种完善的通信线路，或者不能把它们用作智能化的宽带网络。
　　数字服务的公共电话网络，目前主要用于传送电话通信，也可以用于传送数据，作成城域或广域的专用或者公共数据网络，以拨号线路或租用线路的形式作为数据通信的应用，称为数字数据服务（DDS）。在我国也称为数字数据网络（DDN）。
二、数据通信技术
　　数据通信已经经历了近四十年的发展历史，经过了几个主要的发展阶段，如大型主机终端通信，小型计算机通信网络，共享介质的局域网络，直到目前的应用日益广泛的数据交换技术。总体来说，由层次式的通信演变到对等的（peer to peer）通信，即客户机／服务器的数据通信方式。
　　数据通信存在着LAN和WAN两个界限。LAN有高的通信率，如以太网（10Mb／s），令牌环网有4和16Mb／s两种数据速率，已属于宽带网络，和LAN相比，WAN的数据通信速率要低得多，如早先的19．2Kb／s，发展到56Kb／s，64Kb／s。但是近年来的趋势也在向宽带的方向发展，如使用T1（E1），T3（E3）租用线或专线。随着网络带宽的增加，通信线路使用的传输介质也从铜线转向光纤。
　　随着近些年internet网络应用的迅速发展，数据网络通信技术呈现出迅猛的发展趋势。目前世界上有上亿台桌面机连接在LAN上，并且由于PC机的计算能力在迅速提高，强力的PC机在LAN上产生大的通信量，这就促使LAN技术向更高的数据速率方向发展，如TDDi，快速以太网(100BaseT)，ATMLAN等，这些局域网技术都有100甚至超出100Mb／s的数据速率。
　　LAN－LAN互相连接所积累的通信量的增长，最后会造成对高速率WAN的需求。除了使用公共电话网或者T1（E1）等租用线作为广域网以外，七十年代发展的X．25公共数据网络（PSDN）是在铜质的同轴电缆上传送数据的包交换网络，为了保证可靠的传输，在线路的每个中间节点上要花费差错校验和恢复的开销，如果有无法改正的差错，要提供重发的机制，只允许有较低的传输速率，每个端口为64Kb／s。随着技术的进步和提高WAN带宽的要求，在八十年代中后期发展了快包WAN技术，快包技术依靠在光纤介质上良好的传输性能，减少在中间节点上所花费的开销而获得高的传输性能。此外，由于通信终端设备性能的提高，把一些差错恢复功能放到终端设备上完成，减轻了传输的负担。快包网络表现为具有低的等待时间和很高的传输速率，因此更适用于宽带通信。例如，帧中继（Frame Relay）网络是速率达到T3（约45Mb／s）的能够传送不等长数据包的快包标准。它是X．25包交换网络的换代技术，目前在美国和日本的WAN数据通信中已推广应用。除了帧中继以外，其它的快包技术有SMDS（多个兆位的数据服务），ATM（异步传输模式）等。
　　几种快包技术中，ATM是具有独特性能，并且在LAN和WAN网络上都具有良好的应用前景的快包技术。ATM网络技术利用短的、固定大小的信元作为传输单位，在光纤介质线路上传输，可以提供上百兆到上千兆位／秒的数据速率。除了高的数据传输速率以外，ATM网络针对不同的传输应用的要求，可以提供多种服务品质（QOS）。例如，对于传输延时敏感的话音和视频信号的通信，它提供优先级机制，使这些信息先于其它的数据信息传输。此外，短的固定大小的信元，也有利于网络中的交换。因此，ATM信元不仅用在ATM网络中，在宽带的iSDN和未来的公共宽带网络SONET／SDH（同步光网络／同步数字系列）中，也使用ATM信元作为信息传输的单位。
　　有了ATM信元和网络技术，能够真正地实现数字和数据兼容的通信服务。这是因为如果网络只提供高的数据通信速率，若不具备信息传送的优先级机制，对延时敏感的话音和视频等动态信息得不到优先传送的保证，对这类通信服务的效果是较差的。例如，帧中继快包技术是对单纯的数据通信优化的，即使它有很高的数据传送速率，它不适用于传送话音、视频的数字信号。又如，具有100Mb／s的FDDiLAN，在园区的环境中，在有一定数量通信节点的情况下，即使把数字化的视频信号压缩到128Kb／s，也不能对它作有效传输。在高速率的局域网中，除了ATM的仿真LAN外，只有100VG－AnyLAN（iEEE802．12标准），由于这种网络设计了用于不同种类信息的优先级机制，可以适用对延时敏感的话音和视频信息。因此，要在局域和广域的范围内，实现无缝地高速传送多媒体信息，要依靠ATM信元和网络技术。
三、宽带WAN的发展方向
    LAN是宽带通信网络，并且它的带宽在不断地提高。LAN通信的发展对WAN的带宽提出愈益增高的要求，如果能够做到LAN和WAN间的通信达到同等的带宽，这样，在相隔远距离的两个实体之间的数字、数据通信，就像是在本地那样的快捷、方便。事实上，由于近几年内WAN技术也在快速进步，上述设想是有可能实现的。例如，通过帧中继网络，或者通过T3租用线，可以使相距遥远的LAN之间实现高带宽的广域通信。
    目前，国外的公共电话公司和其它电信公司经营T3（E3）速率的数据传输服务。但是在企业网络中部署T3作为广域的通信线路，要考虑到异步类型的信号不支持相互间的关系。例如，在45Mb／s的T3信号内，见不到1．5Mb／s的T1。而T2是北美用于高速率数据WAN联网的标准。如果把信号重新装配成帧，则要花费时间和处理能力。此外，T3要求在光缆上传输数据，要求使用从电信号到光信号转换的接口。但是目前的异步传输技术只提供标准的电气接口，缺少用于异步信号的标准光学接口。这样导致在市场上出现许多种用于广域数据通信的专用的光学接口，速率包括45、90、135、405、565Mb／s，和1Gb／s等多种。这些北美标准的光学通信接口的数据速率虽然很高，但是不能够推广应用。
　　技术发展到目前的水平，对未来的广域公共宽带网络的要求是能够汇合各种通信，适合多媒体通信的要求，积累不断增加的数据传输速率，提供按需扩展的带宽。此外，要求这种公共宽带网络具有高度的智能性，要求具有完善的同步性能，加强技术和设备的标准化程度，完善和简化管理，方便用户使用。由于采取了严格的同步和标准化措施，在宽带网络中，可以方便地添加、删除，或者寻找某一个通信流。在光纤介质上，它能够提供几乎是用不尽的按需的带宽。这就是未来的智能化的公共宽带网络—SONET／SDH所具备的性能特点。
　　广域的公共宽带网络的应用可以产生许多令人振奋的通信服务。例如远距离的大型主机的互相连接和共同操作，实时的远距离装配制造和性能数据的评估，公司业务的远距离视频会议，高清晰度图象的传输，实时的远距离医学诊断和咨询，远距离的学习培训，世界范围的视频电话通信，按需的视频娱乐，在家办公和购物等范围广泛的应用服务。
　　开发智能化的公共宽带网络很重要的一个策略是要保证它的组成部分和现有的多种网络技术的兼容性。像传输系统、外部场地的光缆设施、运行系统和电源系统等这类现有的电信系统各个部件和接口应当是SONET／SDH标准的一部分。SONET的网络部件也应和现有的异步速度层次DS1，DS2，DS3等保持信号的相互作用。用这种方法，原有的DS（数字服务）保持信号可以和新的SONET保持信号相兼容。这样，未来部署的SONET／SDH网络能够保护过去多年来在电信业的基础设施上所作的大量投资。SONET／SDH形成连接高速率LAN的基础，而ATM网络技术提供实现按需带宽服务的能力。它们把LAN和WAN的网络单元集成在一起，使用公共的设备、基础设施和信令。并且有可能作成种类丰富的网络结构。通过这样的网络，就有可能使高速传输的ATM信元通过相隔遥远的距离直达桌面机，作成ATM信元无缝的连接。这种智能的、一体化的同步光网络便是未来超级信息高速公路的主干道。
四、宽带WAN使用的主要设备
　　1．CSU／DSU（信道服务单元／数据服务单元）
　　CSU／DSU的功能是在把信息送入广域网以前，按正确的成帧格式把它们装配成帧，并且提供给现场的集线器、交换机，或者路由器和宽带网络之间的接口。它再生从网络中接收的信号，也能够诊断传输线路的故障。它能自动地监视信号，检测传输的不规则和信号丢失。
　　2．DCS（数字交叉连接系统）
　　可以用DCS设置高速率的数据的路由。它的另一个作用是修饰和填充（groomandfill）。根据通信需要，有时要从T1设备中选择地消除DSO（修饰）；和为了有效地传输，需要把DSO安插进部分利用的T1设施中（填充）。虽然DCS比人工的配线板更为灵活，但它不适用于像设置呼叫和替换路由这样的实时的操作。
　　3．多路复用器（Multiplexer）
　　对宽带网络规定的最慢的数据速率比大多数路由器、网桥和视频编码器／解码器的工作速率快。甚至在T1速率，可以用时分多路复用器（TDM）共享带宽。它在24个信道中间交换，把信息交叉放入1．544Mb／s的连续的数据流中。多路复用器以成对的方式工作。
　　在更高的速率时，多路复用技术变得愈加重要。网络管理人员对每个低速率的设备选择专用的高带宽的电路，或者在宽带电路上多路复用若干个低速率的信号。可以把宽带的多路复用器想象成交换机，但是它能够做的工作要超出只是提供多个用户的连接。多路复用器通过V．35或HSST这类标准接口从路由器或者网桥接受数据，然后把数据分段成信元，给每个信元加上地址，并且把它变换成广域网（T3／E3或者SONET／SDH）的帧结构。
　　4．路由器（Router）
　　路由器提供在LAN数据包和宽带广域网络之间的协议的转换。例如，它能够在LAN帧和ATM交换网络上发送的ATM信元之间作出转换。在这样的路由器内部的分段和再装配（SAK）功能首先要实现ATM适配层（AAL）的功能，把LAN帧转换成用于传输的信元，然后再把接收的ATM信元装配成LAN帧。最终这个性能允许把ATM网络作成传输LAN和WAN通信的高速干线，而末端的用户继续可以保持他们现有的LAN标准和费用结构。
　　5．交换机（Switch）
　　公共宽带网络用的交换机是企业用交换机的更大和更加智能化的类型。公共宽带网络的交换机有可能在每秒钟内处理数十万个呼叫，具有上千个交换端口，每个端口以SONET／SDH网络的速率工作。由输入控制器和交换设施完成全部的信元处理工作。使用SONET／SDH网络，已经把可用的带宽划分成时间槽。当它们出现时，控制处理机解开其中的信息内容，完成呼叫的建立和拆除、带宽的备用、管理和维护。
　　交换机的输入／输出（i／O）端口是同步的，所以到达交换机设施上的所有的信元用它们的头部对齐。把这种通信称为开槽的通信。在输入控制器中转换所有的虚电路标识符（VCi）。按照路由表中的规定，把每个进入的VCi的有关信元汇集到正确的输出端口，完成交换作用。
五、数字、数据的会聚
　　在信息通信中正在出现的公共宽带网络技术将从根本上改变全球范围的通信手段。随着高容量的光缆，同步光网络，数字或交换机，以及卫星通信链路等世界范围的公共通信基础设施的建立，可以在全球范围内更迅速有效地传布信息，许多公司企业可以从任何地理位置自由地进行商业联系，一度是少数几家公司所拥有的信息，现在可以通过internet网络，由任何人从任何地方对它作出访问。其结果造成的对所有人都是自由的信息服务正在重新绘制有线电视、广播、出版、文化娱乐、电信和计算机工业的传统布局。继续增加的电信服务项目，以多媒体信息为代表的技术聚在一起，是近年来最为重要的技术进步之一。多媒体技术把文本、图象、话音和视频带进教育和娱乐中，向知识和意识的所有方面提出挑战。处在变化前沿的多媒体应用的关键项目是组群软件（groupware），多媒体电子邮件，和像客户机／服务器这样的数据库系统。多媒体应用来自无处不在的的PC机数目的迅速增长，以及随之而来的LAN数目的增长和LAN通信的积累。事实上，这些带宽密集的应用需求已经明显地影响了专用的和公共的网络，正在打开前所未有的市场机遇。所有类型的信息设备，包括PC机，PDA（个人数字服务），数字电视等，都将接入宽带网络中，访问多种服务 提供的多媒体信息，和用许多种联机服务连接用户。
　　关于多媒体信息会聚所使用的工具，某些公司相信装有智能电缆箱的电视接收设备将是到达超级信息高速公路的主要接口；其它的公司则认为是围绕类似PC机这样的设备来会聚数据计算和电话电视。
　　不论是那种会聚的方式，正在出现的情况是PC将会快速地变成处理多媒体信息的设备，或者电视接收设备将会变成高度智能化的，并且能够收发和处理数字、数据信息的设备。正在发生的微处理机和电视技术的结合是把PC和广播电视、有线电视和电话网络的联合联系起来。这种会聚数字和数据的设备能够起多媒体信息服务的智能终端的作用。它既是发送和接收电话和传真的处所，又是电子邮件的出入口，也是产生和接收业务文件资料的站，制造商提供计算机电话的软件包，它许可用户实现引导电话呼叫，集成电话、传真和电子邮件的功能，把通信和数据库程序连接起来。一种称为Softphone的软件包可以通过Windows界面提供电视会议，呼叫转移，加快拨号和其它所有和电话功能有关的支持。
　　制造商也在开发在熟悉PC结构的基础上建立的手持式信息服务设备可以访问的新一代的个人通信服务，提供各种信息的通用的连接。PC技术和电信的合作提供一个无缝的通信环境，并且为用户满足最简便的使用要求。
　　在把一般的PC机改变成能够全面地会聚数字和数据的多媒体信息服务的设备以前有许多工作要做。制造商已经在开始进行改进有线电视和电话接口的工作。这种会聚的PC机要求使用由多任务的操作系统控制的全部64位微处理能力，并且具有快速的内部总线，快速的视频控制作用，和有巨大数量的存储。它也需要具备数据信息和娱乐网络两者相接口的内置的软件。
六、为使用智能化的公共宽带网络做好规划
　　国外技术先进的国家正在积极地部署同步光网络／同步数字系列作为公共的宽带通信的传输和交换的基础设施，准备新的用于管理这些设施的方法，提供对公众的统一的数据和电信服务。这种将要出现的公共宽带网络用相同的设施为商业和住宅用户服务，所有的用户最终会对一系列渴求带宽的应用使用相同的基本技术。我国也在邮电部的统一规划下，正在各省市作试点，为今后推广应用它而积累经验。我国使用的是SDH（同步数字系列）国际标准。包括我国在内的发展中的国家原有的通信基础设施不很完备，相应的更新旧设施的负担也不重，从而有可能直接按照新的技术标准安装和使用同步光网络／同步数字系列的基础设施。广大的数据和电信服务的用户单位，为配合智能化的公共宽带网络的实现，需要结合本单位业务发展的需要，作出网络系统设备的升级改造规划。商业需要通过他们的通信网络的现代化和高速化，为公司企业营造一个适应开展业务需要的数字、数据通信平台，达到具有竞争优势的境界。
　　网络管理人员的压倒一切的责任是使通信网络设施满足他们的公司的直接业务经营的需要，并且要正确地判断提高和扩展网络所需的花费。在作网络的更新、改造规划时，既要着眼于宽带网络的未来，也要适应近期内的网络需求，要保护原有网络设备的投资，尽可
宽带数据通信技术的发展
　　数据联网通信的应用正在进入迅速的发展阶段，它是以下的一些因素促成的：
PC机在计算能力上急剧地增强，而单机的价格却在迅速下降，高的性能价格比造成PC机的销售数量大幅度持续上升。
PC机装机数量的增加导致用LAN连接的业务处理数量的增加。近年来LAN数量在持续地迅速增长。同时在产生通过具有更大带宽的LAN干线连接各个LAN段的要求。
LAN连接技术的进步，如集线器、交换机、网桥、路由器等，安装LAN日益方便。
在LAN上包括需求高带宽的应用的发展，如传送兆位级的大的数据文件、多媒体通信、电子出版、组群软件（groupware）、CAD／CAM等。LAN的广泛应用导致对LAN相互连接造成的高的积累带宽，若把它们作成远距离的通信，会直接影响到对城域网（MAN）和广域网（WAN）的带宽要求。
一、提高LAN的带宽
　　LAN以传统的共享介质的局域网为基础。目前使用的有10Mb／s的以太网（iEEE802．3标准）和10Mb／s的令牌环网（iEEE802．5）。尤其是以太网的使用最为普遍。以太网由接线电缆的区分，有三种类型。10Base5，10Base2，10BaseT。前两种分别用粗和细的同轴电缆连接，后一种用不屏蔽的双绞线（UTP）配合集线器连接。由于UTP接线和普通的电话接线相兼容，提供布线和安装上的方便，并且这种类型的网络拓朴结构，在逻辑上仍是总线形的，而在物理上则是星形的，可以用集线器安装网络，提供装拆和集中管理上的方便，所以目前得到最为普及的应用。10BaseT由于使用UTP作为布线电缆，容许的接线长度一般不超出100米，而对于在一个建筑物内的节点布置，这一长度通常已够用。
　　传统的共享介质的LAN存在的一个主要问题是它被设计成在相对小的数目（例如20～30个）用户中间提供资源共享。这些资源包括服务器上的文件和外部设备，如打印机、磁盘和调制解调器等。当网络段上的用户数目增多，或者每个用户要求长时间地占用网络时，LAN的工作效率就会明显下降，也就是影响了对每个用户的有效带宽。这种情况下，要设法提高LAN的带宽。
　　1．用LAN交换技术提高带宽
　　共享介质的LAN的特点是在某个特定的时间，LAN上只允许有一个工作站发送信息，LAN的争用机制造成在网络上通信的不确定的延时。LAN上通信节点数目增多，或者一些节点有很大的通信量时，便会造成有效带宽明显下降的情况。LAN交换技术用分段共享的LAN来作成使每个LAN段上节点工作站的数目减少到适当的程度，从而在传统的共享介质的LAN中注入新的技术。LAN交换可以比拟成把一个全体会议分散成同时在几个小会议室内开小型会议的例子。在一个全体会议上同时只允许有一个人发言，若在五个小会议室内同时开小型会议，同一个时候便允许有五个人发言。相应于把LAN分段的情况造成对整个LAN（未分段的LAN）提供了更多的积累带宽。LAN的分段还可以对特定的LAN段隔离通信，又提供了工作站配置和管理上的灵活性和方便。
　　LAN分段的概念从网桥技术得出，但是在技术上的进步已经超出了网桥，使得产生多个LAN分段成为可能。在过去，网络管理人员要使用路由器才可以得出LAN的分段，路由器是网络层的设备。LAN交换在网络协议的数据链路层（实际上是在它的MAC（介质访问控制）子层）上工作。比起用路由器作为LAN分段来有低得多的每个端口所需的费用。而且，近年来，在对应用特定的集成电路（ASiC）技术上的进步，使LAN交换机的价格降低，它已经成为路由器的有吸引力的替代物。
　　目前有三种LAN交换机的构造，分别从低到高的技术层次为：有输入队列的门栓式（Crossbar）LAN交换机；有共享存储器的自路由LAN交换机；具有高速总线的LAN交换机。商品化的LAN交换机的种类型号也很多，如3Com公司的LinkSwitch系列、Cisco公司的Catalyst系列和国内新太阳NS系列等。
　　LAN交换技术通过把节点工作站按照需要交换到特定的LAN段，在LAN段上按需要配置可以控制数目的工作站。最为极端的情况，每个以太网LAN段上可以只存在一台工作站，独占以太网10Mb／s的带宽。
　　2．什么情况下的LAN段要求有高的带宽
　　（1）到通信量大的桌面机的LAN段
　　有两种情况正在推动到桌面机的带宽需求。一种情况是桌面机使用更为强力和高性能的PC，并且其应用属于传送兆字节的大型文件，电子出版，CAD，组群软件等的方面；另一种情况是桌面机在多媒体应用上的增长。在有更多的末端用户被装备成运行高带宽的应用手段时，甚至独占10Mb／s以太网带宽的情况，也会不敷应用。
　　（2）客户机／服务器应用模式加重服务器LAN段的负荷
　　作成愈益增多的客户机／服务器的应用时，服务器链路上的通信负荷会愈益增大，促成连接到服务器的“宽的管道”的需要。而且这种趋势会继续发展，最终会使所有的网络资源连接在能够提供高的带宽、具有可扩展性和低的延时的ATM干线上。而且，即使在应用规模较小的组织机构内，也会出现这种需求。
　　（3）连接到集中放置的服务器的高速LAN段
　　由于客户机／服务器计算的一对多和多对一的通信模式特性，集中旋转的服务器链路对带宽的需求要比一般的工作站链路对带宽的需求高许多。如果用作服务器的硬设备能够控制比LAN技术能够传送的更多和速率更高的数据，则服务器必须等待，直到服务器的LAN链路是可用的。这样，由于LAN带宽的不足，浪费了服务器的宝贵资源。
　　网络结构的变化的另一种趋势是把特定的网络服务分配给专用的服务器平台，每一组硬设备平台提供文件服务，而把数据库、信息交换和目录服务分配给其它服务器。因为在网络服务器中通信的增长高于传统的文件服务器，当在较价廉的硬设备（工作站）平台上产生的客户机／服务器计算增加时，网络服务器的负荷和对连接到它的链路的带宽需求也增加，网络服务器的通信量比接到它们的通信管道增长得快。
　　3．高速率LAN应当解决的问题
　　通信密集的应用和增加工作站的数目，是在网络上增加数据流的主要因素。这种原因造成除了对传统的LAN使用LAN交换技术外，要求开发新的高速LAN技术。网络结构的重新设计和服务器的集中化设置，是提供实施高速LAN方案的机会。此外，很少有在突然间要使网络升级的情况，因此，更具有吸引力的做法是采用容易和传统的LAN互相结合（集成）的高速LAN技术，其中包括网络布线等基础设施的兼容性。LAN互联技术的发展前景是继续向着以原先的主机／始端环境到分布式信息处理和客户机／服务器计算的改变，这意味着应用的发展会继续在服务器的网络连接上对带宽提出更高的需求。而且，通常在增加对带宽的需求时，对不确定的延时特性的要求也更为严格，后者是为满足话音、视频等动态多媒体通信的需要。
　　4．高速LAN技术
　　（1）快速以太网（Fast Ethernet）
　　高速LAN技术的一种选择是快捷以太网（OOBaseT），它具有100Mb／s的数据通信速率。它和10BaseT的访问控制机制和电缆接线的兼容性，使它对于需要立即具备高速LAN解决途径的应用来说，在技术和经济上都具有吸引力。它所使用的快速以太网适配卡通常具有10／100Mb／s互相转换的能力。100BaseT也使用CSMA／CD（载波侦听多重访问／碰撞检测）作为访问竞争算法，其特点是具有不确定的延时和其通过量依赖于有最少的网络碰撞和试图重发的有效的信道利用。就像以太网那样，快速以太网在遇到频繁的发送碰撞和重发的重负荷时，通常会使有效速率下降到理论速率的50％以下。向节点提供专用的快速以太网段可以摆脱争用算法引起的问题，但是这样必须要增加快速以太网交换机的端口，把负担交给交换机。快速以太网在用作提高连接到桌面机的带宽上是一种适当和简便的解决方法，但是它也受到LAN段长度的限制，不能用作长距离的干线网络。由于100BaseT能够和10BaseT网络的基础设施一起使用，在实际应用中体现方便性和需要较低的费用，它和10BaseT的反向兼容性，获得了巨大的工业支持。由于上述原因，100BaseT已获得了大的市场份额，它的应用是在近期内发展得最快的。制造LAN网卡、交换机等设备著名的美国3Com公司，也看好100BaseT的应用发展前景。
　　（2）100VG－AnyLAN（iEEE802．12标准）
　　这种高速LAN使用较为复杂的令牌传递算法。要求用100VG－AnyLAN适配卡装备工作站，并且需要配备相应的驱动软件。它的工作速率也达到100Mb／s。这类高速LAN的工作基于一种称为按需优先级访问方法（DPAM）的新的MAC协议。在共享介质的LAN传送话音或者视频等这类对延时敏感的通信时，这种按需优先级的访问方法显出了它的优点，100VG－AayLAN的传输效果要比100BaseT好，它近于可以提供完全的带宽利用。这项技术在有多个工作站节点的LAN段上的验证，给人以信服的印象。在电缆接线等网络的基础设施方面，100VG－AnyLAN作用话音等级的第三类UTP接线，并且要在四对线上运行。因此，装备这种高速LAN要求对原有的10aseT的基础设施作较大的改动。它是由美国HP公司开发和支持的高速LAN技术，目前已有一些制造商在高速LAN市场上支持100VG－AnyLAN。作为一种新的网络协议，尚缺少对它的产品和诊断技术的支持。目前它的性能／价格比尚不及100BaseT。
（3）FDDi（光纤分布式数据接口）
    这种LAN设计在用光纤构成的反向旋。

二、城域网（MAN）
　　LAN通信的增长导致在运距离LAN间广域通信量的增加。从长远发展来看，使用同步光网络作为连接高速率LAN的网络基础，而用ATM通信实现按需带宽服务。把LAN和WAN的网络单元集成在一起，使用公共的设备和信令，并且可能作成包含种类丰富的网络结构。
　　但是由于同步光网络不可能在短时间内完全部署完成而投入普遍的应用，代替直接把LAN连接到宽带的WAN，在国外，已经部署了一种新的中间的网络类型———MAN（城域网）。部署它的目的有两个：第一，对宽带的通信提供区域性的管道；第二，它收集大量的信息，提供到达WAN的经济的连接。已经有几种专用的和标准的MAN型式。定为标准的并且使用普及的是SMDS（多个兆位的数据服务）。
　　SMDS使用iEEE802．6标准协议。规定通信站节点在两条相反方向传送的光纤介质的总线上作信息通信。使用两条总线传送信息的目的是为了容错备份。通过具有分布队例的双总线（DQDB）的SMDS网络传送数据包，可以提供固定的位速率、可变的位速率和可用的位速率等级的传输服务。SMDS网络采用使用固定长度信元的快包传输技术，每个SMDS数据包有达到9188字节的数据容量，除了16Mb／S的令牌环LAN以外，它能容纳大多数LAN的数据包。
　　SMDS网络部署成围绕城区的周围，在城区内的用户通过接入线路连接SMDS网络。SMDS标准规定如下的分层结构：
由SMDS兼容的交换机组成网络及其交换设施；
由T1或T3电路和构成的接入系统，称为客户网络接口（SNi）；
用于网络管理人员和交换设施相联系的访问控制系统。
　　SMDS网络是无连接的，信元交换的数据传输服务，联合了共享介质的LAN和ATM技术，能够提供广泛的数据交换和传输服务。它被设计成高速的数据包服务，主要用它来互相连接LAN通信。它的类似于LAN的特性使它成为在扩大的地理范围内无缝地连接以太网、令牌环网、FDDi和ATM LAN的城域干线网络。在MAN的配置中，SMDS能够互相连接50公里以上的距离范围，在此范围以外，可以和作为广域网（WAN）的同步光网络相连接。
　　SMDS网络的通信服务应用，除了政府部门外，用于城域内的商业，如银行业、医疗诊断、电子出版、CAD、超级市场、旅游业和internet访问等。
三、广域网（WAN）技术的发展
　　除了使用数字数据服务（DDS）的专用线作为广域通信的网络外，数据通信使用最普遍的是全球性的公共电话网络（PSTN），它原始是为话音通信设计的，近年来也兼作数据通信的应用，但是用作数据通信，公共电话网络的性能并不理想。在从LAN发源的猝发的数据应用的冲击下，异步网络不能满足对更高数据速率和更好的管理性能的要求。七十年代中期出现的公共数据网络（PSDN），即X．25网络也是在全球范围工作的，但是它的数据传输速率很低，每个端口为64Kb／s，不能适应广域网对数据速率增长的需求。而且这类公共数据网络不能和PSTN相接口。作为技术的改进，在八十年代中期出现了帧中继（Frame Relay）技术，它用作广域网的传输，比X．25网络有高得多的传输速率。同时，在公共电话网络上通信的综合业务数字网络（iSDN）和宽带综合业务数字网络（BiSDN）技术仍在发展，它作为广域传送包括数据在内的多媒体的通信，具有推广应用的价值。九十年代初出现的异步传输模式（ATM），它是配合BiSDN网络作为交换和传输手段而出现的网络技术。它不但用在BiSDN网络，在未来的公共宽带网络———同步光网络中，也是一种有效的多媒体通信的手段。以下分别介绍这几种新的WAN技术。
　　1．帧中继网络技术
　　帧中继数据通信协议是由ANSi（美国国家标准局）和iTU（国际电信联盟）规定的标准。它是在X．25数据网络技术的基础上提高而得出的。它和X．25相像，是基于数据包交换的概念。它采用光纤介质代替X．25网络使用的铜线同轴电缆，具有很高的传输质量。它是一种快包技术，快包技术通过消除在X．25的中间节点上要执行的改正差错的开销而获得高的性能。它表现为低的等待时间和很高速率的交换，因此适用于宽带通信。与此相对照，X．25是为早期的模拟信号和低传输性能的铜线开发的包交换技术。X．25在OSi模型的第一层到第三层上工作，提供彻底的差错控制手段；帧中继则在模型的第一层和第二层上工作，而把第三层的有关功能转移到日益增强智能作用的末端站来减低传输开销。帧中继网络是速率能够达到T3（约45Mb／s）的可以传送长短可变的数据包的快包技术标准。它能够接受客户已经在使用的如TCP／iP、SNA、DECnet、iPX／SPX等改正差错的协议，也接受相对无噪声的光纤和数字传输。它是较老的如X．25（HDLC）和SNA的SDLC（同步数据链路控制）这类较慢的数据网络的换代技术。如果是在帧中继网络上，而不是在SDLC上传输SNA通信，用户能够提高50％的通过量。
　　包交换网络允许计算机的数据经济、有效的传输，它提供在给定的任何时间，对于到达许多不同目的地的信息报文能够共享相同的传输设施。帧中继服务对用户的吸引力是它具有更显著的经济有效性。这项服务能以最小的升级费用和现有的客户的硬设备相接口，并且能对LAN联网所具有的猝发特性的通信传输作优化。若使用PVC（永久虚电路），电信公司按照PVC的数目和连接的终点数向客户收费。PVC对于专用的、不交换的数据路径的通信应用是适当的。但是，对于无连接的LAN环境，PVC不适用。这种情况下，应当使用SVC（交换的虚电路）。SVC只在需要使用时提供资源。帧中继技术在地址控制域中的DLCi（数据链路连接标识符）单元根据每个网络节点上的路由表控制虚电路的转换。一条物理线路能够同时有多达1024个逻辑的信道或连接。依据网络结构，节点的数目和每个节点上路由表的构造，从一个末端站到另一个传送的数据帧，在它们到达目的地站以前，可能使用若干个DLCi值。地址控制域中另一个单元的功能是对网络阻塞的响应。当网络中出现通信阻塞时，帧中继可以在源站、目的地站、或者同时在两个站调节通信，控制数据流。或者根据帧的优先级别，决定丢弃不重要的帧。
　　目前在北美和日本，帧中继已较广泛地用于数据的广域网络通信。经营帧中继的电信公司提供用于公共的帧中继网络的SVC。它只在通信的持续时间内建立通过网络的路由，通信完成后便拆除连接，不需要对通过网络的路径预先编制程序。帧中继网络能够以适当的价格提供有保证的带宽，在费用上的节省正在吸引许多客户使用帧中继服务。能够从客户所在的场点通过支持帧中继的路由器或者其它帧中继访问设备访问帧中继网络。特别是在有许多密集的用户场点，如学校、政府机构、商业区、银行等的地区，帧中继服务是很有吸引力的。
　　2．综合业务数字网络技术（iSDN）
　　iSDN是在电话线路上提供多种通信服务的一种新型网络技术。目前由于iSDN节点通信设备技术已较成熟，大多数程控电话交换机的普通软件可以支持带外的信令，iSDN网络的实现已成为事实，它的服务已是可以使用的。在1995年，有80％的美国国内的住宅用户已在他们的电话线上访问了iSDN网络。
　　iSDN网络的特点除了在单个线路上能够提供多种通信的服务以外，它能够提供按需的带宽，能够支持故障恢复，以及具有像自动号码标识（ANi）这类先进的数字网络的特点。很重要的一点是，iSDN用数字信令覆盖了现有的异步公共电话网络，从而能够提供更为可靠的数据通信服务。
　　iSDN把公共电话网络的数字装置延长到用户住宅的最后一段路程。当前在使用的有两种型式的iSDN：基本速率接口（BRi）和主要速率接口（PRi）。BRi采用从电话公司的中心局出发的两线144Kb／s的全双工连接，它也称2B＋D，由两条64Kb／s的B信道（DSO）和用作信令和控制的一路16Kb／s的D信道组成。PRi，在四条线上传送T1服务。它也称23B＋D，或30B＋D。使用23个或30个64Kb／s的DSO信道和一个用于公共信令和控制的DSO信道组成，带宽分别为1．536Mb／s和1．984Mb／s。
　　由于iSDN网络对桌面机提供数字服务，并且消除了使用调制解调器，因此转向它的用户在增多。iSDN网络使用交换的线路而不是专用线，因此用户不必在一天24小时内争用线路。iSDN网络能够经济地提供保留的带宽，而使用专用的线路会使费用增大。iSDN网络的最适宜的应用是在远距的场点和公司分支办事处的联网应用上。在国外，一种日益增多的应用，如远距离办公，允许远距离用户为了访问公司的数据库，向通信服务器设置呼叫，通信服务器支持在公司网络内的iS?DN接口上的PC机的联网。用多条线的寻觅组设置通信服务器，允许用户拨号进入相同的号码，在可用的线路中间统一地分布访问端口，有利于简化管理。
　　3．宽带综合业务数字网络（BiSDN）
　　BiSDN是一个服务平台。它使用一组限定的网络接口和网络设备配置，单独的BiSDN网络能够支持范围广泛的客户数据、话音和视频通信应用。BiSDN的设计是为配合未来的同步光网络，取得同步光网络可用性的优点。为了得到高的传输速率和保证有低的延时特性，BiSDN网络设计使用能够以高速率在ATM网络技术和ATM LAN仿真。
一、现有的计算机通信网络存在的问题
    包括LAN和WAN在内已存在的多种计算机网络技术，设计成对静态的数据通信优化的，它们不适应以下的通信环境：
    1．在LAN的数据通信中，消耗网络带宽服务的大多数应用以高的猝发的情况出现，这种情况要求网络提供足够的带宽。但是用户不可能经常使用网络所提供的最大带宽，而传统的网络技术把最大的带宽分配给用户。因此，用户在很多时间内要浪费掉大量不用的带宽。要解决这一问题，必须使网络具备按需带宽的特点，而这种特点是传统的数据网络所不具备的。
　　2．新的计算机通信的应用不仅要求传送一般的文字、图形、数据，而且要求传送声音、视频等动态的数字信号。这些动态信号对网络的传输延时是敏感的。例如，在话音传输中，构成某一个字的发音的话音信号，组成这一信号的一些分量在通过网络传输后，若以不同的延时参差情况到达接收端，在合成后便会得出不同程度的语音失真，影响多媒体信息通信的质量。统计多路复用技术存在的问题，数据帧的长度是可变的。如果对延时敏感的某段信息在数量上大，但是对延时不敏感的某段信息之后，则前者通过网络时得出较多的延时，而后者则先通过网络传输。所以基于数据帧的标准的统计多路复用网络技术有太多的“延时参差”，或者在到达时间上的变化，是由可变长度的帧所造成的，因此它对话音和视频的通信是不适用的，要解决这一问题，网络必须使用小的等长的数据包，并且对不同类型的信息提供不同等级的优先级传送机制，以便保证对延时敏感的信号给以最高级别的优先传送等级。通信网络的这个特性也可以减轻网络传输中发生的阻塞问题。
二、ATM网络的技术特性
　　针对上述问题，在90年代初，由计算机和网络设备的制造商、标准化组织和用户三方组成的ATM论坛（ATM Forum）加紧制订出可供实用的ATM网络技术标准。ATM是一种使用短的、固定长度的信元的快包网络技术。短的信元具有传输的灵活性，对固长长度信元的传输，便于预测其传输情况，减少发生传输阻塞。此外，在网络机制中加进了优先级别，对不同类别的通信规定不同的优先级。ATM网络技术规定在光纤介质上传送信元。因此，ATM网络可以达到很高的传输速率，并且可以提供按需带宽的特性。
　　ATM信元具有53个字节的长度，其中5个字节构成信元头部，用作沿着网络中的路径引导信元的路由信息。其余的48个字节是有效负荷。在ATM网络中，进入网络的任何种类的信息（包括管理用的信息）都统一地使用信元的格式，在网络中传送时形成信元流，如图1所示。
　　除了上述的特点外，ATM网络具有如下的优异品质：
　　1．短的信元适用于高速和多媒体信息的传输由于使用短的信元和优先级机构，ATM网络可以提供低的传输延时，特别适合于要求低的延时特性的实时的话音和视频信息的传输。多媒体信息的通信，无疑地很需要使用ATM网络技术。
　　2．高速的传输和可扩展的带宽利用ATM网络技术的另一个优点是在光纤传输介质上可以使用很高的通信速率，并且它的带宽具有易扩展性的优点。可以按通信端点的要求灵活的扩展带宽。这对于特别需要高带宽或者带宽变化大的通信业务来说是很合适的。有利于实现根据通信需求，动态地分配带宽。
　　3．良好的传输品质ATM是一种面向连接的网络技术，它和无连接的传输技术（如LAN）相比，在传输品质上有很大的提高。面向连接的通信要求在传输前，在通信的两个端点之间先建立起虚通道（VP）和虚电路（VC），其中VP是VC的集合。一般情况下，虚电路是动态地建立和拆除的，称为交换的虚电路（SVC）。建立了虚电路，可以在通信的端点之间协商服务品质（QoS）和可用的数据速率（ABR）等，以避免发生信元的丢失情况。
　　4．有利于通信规范化不论何种信源，在进入ATM网络时，使用53个字节长度的统一的信元格式。不同类型的信息在进入ATM网络时，网络接口便把它们拆成信元。即使是信令和管理用的信息，它们也取同样的信元格式。因此，便于在ATM层上实现单一化的通信集成。而装拆信元所花费的开销，只占信息通信的很小一部分。
　　5．网络结构简化除了提高网络通信速率和通信质量以外，由于简化了在网络中间节点上对信元所作的校验和定界，使网络的工作得以简化。此外，ATM网络交换机根据信元头部的VPi（虚拟通道标识符）和VCi（虚拟电路标识符），完成虚电路的交换。同一个虚电路上的所有信元都选择相同的路由，经过相同的路径到达目的地，简化了网络寻址。
三、ATM网络的三个层次
　　为了实现ATM网络的功能，ATM技术标准规定网络三个层次，分别为物理层、ATM层、ATM适配层（AAL）。
　　1．物理层规定怎样使ATM的信元流通过物理介质传输和规定对ATM层的接口。在ATM层传输信元可以像包交换那样是异步方法的，或者像在同步光网络（SONET）中封装有效负荷那样，是同步方式的。
　　2．ATM层用虚拟的连接对ATM信元提供交换能力。已经对两种虚拟的连接作了标准化：虚拟通道连接和虚拟电路连接。由读出在每个信元头部中的VPi和VCi位，ATM交换机把信元引导到它的目的地。许多个虚拟通道可以同时共享单个的物理链路。并且，属于客户的所有虚拟电路可以被集中在单个的虚拟通道内，以便简化管理。
　　3．AAL，在信元交换层上面的是AAL层。这层把各种类型的通信变换成信元，或者把它们从信元中恢复回来。AAL层必须对数据、话音和视频等类通信作出区分。这些通信有不同的传输要求。规定了五种类型的AAL：
　　AAL1，用于话音和视频通信的固定的位速率服务；
　　AAL2，用于音频和视频通信的可变的位速率服务；
　　AAL3，用于数据的面向连接的服务；
　　AAL4，用于数据的无连接的服务；
　　AAL5，高性能的多媒体服务。AAL5能够把ATM信元送到桌面机，以使用作分布式数据库服务，有利于高速率的多媒体通信应用。　
四、ATM网络的服务品质
　　ATM网络用一组服务品质（QoS）的参数来规定因为对网络资源的竞争而造成的应用能够容忍数据延时的程度，丢信元以缓和网络阻塞，和可变的位速率。ATM网络有多种级别的服务，每种服务有它自己对QoS的规定。
　　如上述的B级别的服务品质，提供实时的可变的位速率，适用于话音、视频会议和多媒体通信。目前，人们日常的办公业务依靠电话机和计算机。在数年内，办公业务可能在相互间交换多媒体信息，开电视会议，或者进行实时的基于视频的计算机互操作。虽然利用iSDN（综合业务数字网络）技术也可以做到这点。但是和利用ATM网络实现这些功能相比较，其效果和经济性是明显的。用iSDN网络实现要求公司的每台计算机装备iSDN适配器，使它增加复杂性。现有的电话线独立于LAN，也独立于视频接线。用iSDN网络的解决方法，公司办公室需要有三个平行的线路分配结构，其中的两个服务于两个适配器（其中的一个用于数据网络，另一个用于桌面的视频通信），在每个桌面上的一台电话的分配结构。所有这些和适配器相结合的接线不是降低安装费用的途径。ATM网络以降低把多媒体的应用传送到桌面机的费用的原则推动整个ATM干线（包括广域网和局域网）通信的应用，同时简化了网络管理人员对各个工作站的管理工作。
    ATM网络不仅控制到达桌面机的LAN数据，它也控制话音和视频通信。它同时也允许实现像桌面机的视频会议这类功能和多媒体信息的协同操作。
    事实上，用户能够把ATM网络技术看作具有几种不同的功能。首先，如果它能够以合理的价格提供，它是一种新的和很有效的电信公司的（公共的或专用的）运载体广域网服务的类型；第二，它是一种提供局域干线网络的手段，一种称为“折叠干线（collapsed back bone）”的技术；最后，它是一种从端到端，从桌面机到桌面机连接的结构（见图3）。可以协调整个网络设施的投资。
　　 ATM是最新的快包网络技术，它仍然是处在发展中的网络技术标准。最早对它的设计是为了配合宽带iSDN网络，作为它的交换手段和作为降低电信费用、提高传输质量的途径。
　　几年来的应用实践证明ATM网络也适用于计算机通信网络，特别适用于多媒体计算机网络通信。最终它会复盖范围广泛的数据类型（数据、图像、话音、视频），地理范围（局域以至广域），设备类型（工作站、服务器、网络干线中的多种联网设备）和通信速率（56Kb／s至2．4GB／s，或者更高）。是未来占领先地位的数字、数据传输和交换的一种有希望的网络技术。
五、ATM网络和现有的通信设备的连接
　　以上说明了ATM网络技术在多媒体信息通信的应用上有着许多突出的优点，国外的一些公共电话和电信公司已经在经营远距离的ATM通信服务，目前由于它的费用尚较高，这类通信服务主要用作专用网络，提供大型公司企业作为公司系统远距离分支机构的通信应用。目前尚未经营公共的广域ATM网络，但这仅是价格和时间问题，它的应用发展前景是很远大的。
　　如果用户单位有各种产生话音、视频和数据通信的设备，能够使用ATM网络通信服务用三种基本的方法传输这三种类型的通信。
　　
六、ATM局域干线网络
　　原先，ATM论坛设计ATM快包技术的用途是把它作为“宽带iSDN”网络的运载服务的一部分。但是，ATM网络技术所具有的特性使它对于局域网络内作为干线技术的应用也是很有生命力的。特别是LAN互联网络内日益要求使用多媒体通信的发展趋势。如CAD／CAM，电子出版，图像处理，话音和视频通信等的应用，一方面要求在局域干线上传送兆字节到兆兆字节的特大型文件，而不发生通信的阻塞，也即要求网络能提供按需的带宽；另一方面，在传送话音和视频这类对延时敏感的通信时，要求网络提供低的延时，在过去的多年内，传统的方法是用FDDi作为LAN的干线网络或者园区网。FDDi虽然有达到100Mb／s的数据速度，但是实际上它是对单纯传输数据优化的，而不适用于多媒体的通信。ATM局域干线目前工作在155Mb／s的速率，取决于ATM适配卡的性能，今后能够提高到622Mb／s，并且它尚具有提供按需带宽和低的延时的优良性能。因此，它有可能代替FDDi，成为LAN干线的主技术。
　　由于ATM网络是面向连接的通信，而LAN是无连接的通信方式，把ATM网络技术和LAN相结合，要使用ATM的LAN仿真（LANE）。LANE的目的有两个，其一是要实现在LAN互联网络内使用ATM网络作为其干线，以便利用ATM网络技术的优点；二是要对LAN的应用掩盖ATM网络的特性，以便保护LAN中的各项应用，使其不受触动。
　　1．ATM的LAN仿真（LANE）
　　考虑到目前已存在的大量传统的共享介质的LAN，要使它们的设备和软件仍然可以使用，用作LAN干线的ATM网络的边界设备，必须使现有的LAN的网络层协议能用于面向连接的ATM网络。ATM标准规定的LANE用户网络接口（LUNi）协议使ATM网络边界设备可以控制供传输用的虚拟连接，并且模仿传统的LAN的无连接的特性。这就是使ATM网络技术对LAN是透明的，或者说是LAN掩盖了ATM网络的特性。
　　LANE服务的主要目的是使现有的LAN上的应用可以通过多种网络层协议，如iP、iPX、APPN和NetBiOS等访问ATM网络，就如同在LAN上运行时一样。传统的LAN终端设备，也可以利用LANE连接其它的LAN终端设备，如连接ATM网络上的服务器、路由器、交换机等。
　　连接在共享介质的LAN段上的PC机可以通过ATM／LAN交换机访问配有直接ATM接口的高档次服务器，这种访问不要求PC机作任何改变。由于可以通过直接的ATM接口高速访问接在ATM网络中的服务器，并且在互联网络间对服务器的访问是很频繁的，信息传输量很大，因而提高了整个互联网络的性能。
　　2．ATM LANE的组成
　　ATM网络由一串用ATM中继线连接的ATM交换机组成，用作LAN仿真的ATM局域干线也应当有相同的组成情况。LANE采用客户机／服务器操作模式。定义两种功能，第一种是LAN仿真客户机（LEC），它驻留在具有和ATM网络直接接口的节点，如LUNi，ATM／LAN交换机，以及ATM网络到LAN连接的网桥和路由器等设备中；另一种功能包括LAN仿真服务器（LES），LAN仿真配置服务器（LECS），以及广播和未知的服务器（BUS），它们构成局域干线网络的框架。LES的具体实现可以使用专门的工作站，也可以包含在ATM局域干线交换机中，LECS和BUS的功能一般都由ATM局域干线交换机实现。例如3Com公司和CELLPlex7000ATM干线交换机中包含以上三项功能。
　　每一个仿真的LAN都有一个LES。当LAN仿真客户机（LEC）联机时，它在LES上登记自己的MAC和ATM网络地址。
　　LECS的作用是在LEC初始化时，把LEC分配给LES。当某个LEC要和另一个LEC通信时，它向LEC查询目标LEC的ATM网络地址，然后在两者之间建立起通信的虚拟电路，构成连接。
　　BUS的职能是在虚拟LAN内广播信息包时用的。当某个LEC要把信息包广播到多个LEC时，它先把此信息包送到BUS。由BUS建立起点到多点的虚拟电路，把信息包转发到仿真局域网内的有关成员。
　　LAN仿真允许在一个ATM网络中实现多个仿真的局域网。LAN仿真客户机（LES）把LAN的MAC地址变换成ATM网络的地址。每个LEC通过虚拟电路和LAN仿真服务器（LES）相连，只有连到同一个LES上的LEC才能互相直接通信。通过多个LES功能对网络进行逻辑分段，这样便可以在同一个物理的ATM网络上形成多个仿真的LAN。
　　上述虚拟LAN的仿真过程都发生在ATM网络的边界设备上，在这些边界设备上引入了LEC、LES、LECS、BUS的功能和连接。这些过程对实际的应用通信的速率会产生多大的影响？事实上，LEC、LES、LECS和BUS之间的连接和通信都是以很高的数据速率，例如155Mb／S进行的，而局域干线网络的ATM交换机，通常具有每秒千兆位的交换速率，其典型的交换等待时间约为10微秒。它和PC机工作站到LAN网络段之间的通信所需的时间相比，可以忽略不计。
　　3．ATM仿真LAN使用的网络产品
　　目前国外已有多家计算机网络产品制造商提供用于ATM局域干线网络系统的设备和相关的软件，在我国网络产品市场上占较大份额的如Cisco，Bay Networks和3Com等公司都提供这类产品。ATM网络干线交换机，如Cisco的LightStream2020和Light?Stream1010，3Com的CELLPlex7000；ATM／LAN交换机，如Cisco的Catalyst5000，Catalyse2800，3Com的LinkSwitch2700等。以3Com的这两种产品为例，说明它们的功能和相互连接情况。CELLPlex7000是有16个口的ATM网络干线交换机，这些端口称为直接的ATM端口。图中表示其中有4个端口连接供互联的LAN间共享的服务器；其余12个端口各连接一台LinkSwitch2700ATM／LAN交换机，即它的扇出（fan out）可以连接12个以太网络段。每个以太网端口可以连接一台LAN集线器，例如连接一个有8个或者12个端口的LAN集线器，构成共享的LAN段；或者每个以太网端口直接连接一台高档的微机工作站，独占10Mb／S的带宽。
　　4．办公大楼内具有ATM网络干线的互联LAN布置
高层办公大楼内具有ATM网络干线的互联LAN的布置情况。ATM网络干线交换机CELLplex7000连同集中放置的服务器，提供和其它大楼通信连接的交换机（或网桥，LAN）。
    5、ATM LAN提供多种速率的连接
　　用局域干线ATM网络连接的整个LAN互联网络结构提供三种等级的通信速率。
　　（1）直接ATM连接的端口，达到ATM网络干线所提供的速率。由所使用的ATM网络接口卡的速率决定，目前可用的是OC—3（155Mb／s），不久可以升级到OC—12（622Mb／s）。集中放置的供各个LAN段共享的服务器，ATM／LAN交换机，一些关键应用需要高带宽连接的高性能工作站，高速率外部设备，网桥或路由器等终端设备，可以连接到这个等级的端口。直接和ATM干线相连接的关键应用的工作站，也称为ATM直接到达桌面机的连接。
　　（2）通过ATM／LAN交换机提供的以太网端口。若这样的端口只连接一台高档微机工作站，它独占10Mb／s的带宽。
　　（3）ATM／LAN交换机的每个扇出端口，连接一台LAN集线器，LAN集线器房扇出的每个端口上连接一台微机工作站，由多台微机工作站共享10Mb／s的带宽。这种情况适合于供办公管理应用的中档次微型机的应用。
　　6、ATM虚拟LAN的管理
　　可以通过网络管理软件来管理ATM虚拟的LAN。网络管理人员通过网络管理系统可以重新定义或配置各个逻辑组，并且对ATM交换机或者有关终端设备中的软件作远距离配置，就可以增加、移动或者改变虚拟的LAN。这样可以使虚拟的LAN具有可配置性，可管理性和操作上的方便性。
　　用虚拟LAN技术可以组织起安全的工作群体（workgroup），工作群体意指在信息处理业务上关系密切的组合。各个工作群体可以保证自己的安全性，各个虚拟LAN之间互相不会干扰彼此的工作。通过网络管理软件可以超越网络之间的物理连接，根据需要配置和组合各个逻辑组。使虚拟LAN的组合和构成虚拟LAN的各个微机工作站所处的物理位置无关，对组网提供了灵活和机动性。
　　7、ATMLAN仿真技术的改进
　　LANE（局域网仿真）技术在ATM网络干线上桥接LAN的链路层，使ATM网络像无连接的LAN那样工作。LAN仿真使LAN的应用层和网络层都见不到ATM。应用和为共享介质的LAN所设计的应用程序接口对话，而由APi层下面的驱动程序和ATM网络交互作用。所以尽管LAN仿真使得用户利用ATM网络的高速传输性能对带宽的需求得到满足，但是不能完全得到面向连接的ATM网络的其它的优点，如让应用直接控制ATM网络的连接，服务质量，在通信的端点间磋商可用的数据速率等。
　　为了改进上述问题，在ATM仿真LAN的系统中，目前正在制订新一代的APi规范，使它能够对应用提供控制ATM连接的建立和进行服务质量选择等的能力。

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