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交换原理作业

ATM

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ATM反向复用（IMA）技术

摘要

ATM (Asynchronous Transfer Mode)异步传输模式，它的开发始于70年代后期。由于 ATM 具有灵活的带宽分配、完善的服务质量（QoS）控制以及低时延、高安全等特性，使得 ATM 在广域网有着广泛的应用。目前，基于 ATM 技术的通信网和通信设备都十分的成熟，在我国和国际的通信领域 ATM 技术占的比重很大，现在的光纤传输速率可以达到十兆、百兆在很大程度上倚仗ATM 技术的发展。但在企业和住宅区组网时，有时会出现以下情况：使用单路DS1/E1不能满足带宽需求，而使用DS3/E3又浪费带宽。既要满足带宽需求，又不浪费带宽，理想的方案是以一路DS1/E1作为基本带宽单位，把多路E1组合在一起使用。利用ATM反向复用——IMA（Inverse Multiplexing ATM）技术就能实现这种想法。为进一步提升传输资源利用率，在ATM物理接口引入ATM反向复用技术，将ATM集合信元流分接到多个低速链路上，在远端再将多个低速链路复接在一起恢复成原来的集合信元流，使多个低速链路灵活方便地复用起来，它是支持高速ATM信元流的一种实用方法。IMA技术的实质是在ATM协议模型的物理会聚（TC）子层与ATM层之间增加一层IMA子层，完成ATM信元流的反向复用与解复用功能。

关键字：ATM，异步传输模式，QoS，ATM反向复用技术，IMA， 1.引言

ATM是国际电信联盟ITU-T为宽带综合业务数字网 B-ISDN 制定的模式。ATM是一种较新型的单元交换技术，同以太网、令牌环网、FDDI网络等使用可变长度包技术不同，ATM使用53字节固定长度的单元进行交换。它是一种交换技术，它没有共享介质或包传递带来的延时，非常适合音频和视频数据的传输。越来越多的话音、图象和数据业务要求以高于Tl/El的速率与广域网相连。目前 ATM 的物理接口标准非常有限。现阶段绝大多数的接入运行在一个相当低的速率上(56kbit/s 或 64kbit/s)，一些大公司采用 E1/T1 链路进行局域网的互连。遗憾的是，WAN 不像局域网那样有多种成熟的技术可供升级其带宽容量，继 E1/T1 链接之后一般只有 E3/T3 方式了，但 E3/T3 与 E1/T1 之间的带宽跨度太大。有研究显示，在美国，建立一条Tl链路每月需要花费350一750美元，

而建立一条T3链路每月所需费用从3500一7500美元。这一分析表明如果一个公司拥有8一10条Tl链路，那么其费用可以与建立一条T3连接的费用持平。为了弥补这么大的带宽跨度，以便从 E1/T1 升级带宽又避免E3/T3 的昂贵费用，出现了多种技术方案，其中便有 IMA 技术。

IMA 技术是以 E1/T1 为基础的，网络管理者可以根据用户实际的带宽需求 来增减 E1/T1 的数量，可以逐步的增加带宽的容量，并且 IMA 技术大大地提高了带宽利用率，尽可能地减少了所需链路的数目，便于升级，同时还充分体现了本身所固有的流量管理、容错能力、对传统设备的兼容性、高效的带宽利用率和网络简化等优越性，多条传输链路来传输数据也大大降低了传输中断的风险。同时调查显示，在绝大多数地方建立 8 条 E1/T1 所花费的费用要低于建立一条 E3/T3 的费用。因此，IMA 是目前弥补 E1/T1 和 E3/T3 之间带宽跨度过大的有效方法，尤其是对带宽需求远远小于一条 E3/T3 而又大于一条 E1/T1 链路的用户。

2.IMA技术的概念、原理及目的

在传统的复用方式中，多个低速的数据流被复用到一个单一的高速管道中，在管道的另一端该高速数据流又被解复用成原始的低速数据流。与传统的复用方式正好相反，IMA 采用了反向复用的工作机制。它是将多条链路组合成一个单一的逻辑信道，以实现将一个大的、单一的数据流分解在多个低速链路上传送；在另一端，这些被分解传送的数据流将重组成原始的数据流。数据在这些链路上的传送是按照罗宾环分配机制进行的，在这种方式下，每一个被分离的待传送单元是按照循环顺序被依次地放到这些链路上发送出去。

IMA 技术以 E1/T1 为基础，网络管理者可以根据用户实际的带宽需求来增减 E1/T1 的数量，可以逐步的增加带宽的容量，并且 IMA 技术大大地提高了带宽利用率，尽可能地减少了所需链路的数目，便于升级，同时还充分体现了本身所固有的流量管理、容错能力、对传统设备的兼容性、高效的带宽利用率和网络简化等优越性，多条传输链路来传输数据也大大降低了传输中断的风险。同时调查显示，在绝大多数地方建立 8 条 E1/T1 所花费的费用要低于建立一条 E3/T3 的费用。因此，IMA 是目前弥补 E1/T1 和 E3/T3 之间带宽跨度过大的有效方法，尤其是对带宽需求远远小于一条 E3/T3 而又大于一条 E1/T1 链路的用户。IMA

技术的实质是在ATM协议模型的物理会聚（TC）子层与ATM层之间增加一层IMA子层，完成ATM信元流的反向复用与解复用功能。如下图所示，发送侧的IMA组从ATM层接收ATM信元流，以信元为单位，通过IMA组的多条PHY发送，每条PHY对应一条实际物理链路；远端接收侧对从每条PHY来的信元进行重组，按顺序恢复原来的ATM信元流后，提交给接收侧的ATM层。

IMA技术的主要目的是在传统的复接速率上为用户接人ATM网络，以及ATM网络之间提供一种模块化的带宽资源，如在DSl/El，DS3/E3速率上提供ATM连接，它结合多条链路的带宽资源为提供较高速率的ATM连接提供了一种非常有效的方法。IMA技术涉及反向复用和解反向复用技术，采用循环方式实现ATM信元在多条物理链路传输，在逻辑上形成一种更高速率的传输通道，而该逻辑通道的速率近似等于各个物理通道的带宽总和。

3.IMA帧结构

反向复用帧的帧格式如下图所示。发送侧必须对所有链路上的IMA帧进行排序，以保证接收侧通过计算不同链路上到达帧的时间来进行延时调整。在发送侧，ATM信元被连续地发送。如果IMA帧内的控制协议信元之间没有ATM层传来的信元，则需要插人填充信元以保证物理层的连续信元流，该功能在IMA子层来实现，在接收侧的IMA子层，填充信元将会被丢弃。

4.ATM反向复用器

在实现IMA技术中，ATM反向复用器是一个例子。下图示出ATM反向复用器的工作流程。

5.ATM反向复用技术研究和发展的主要目的有：

（1）提供适用于专网或公网的用户网络接口、网络对网络接口以及宽带内

部承载接口；

（2）在现有物理链路速率基础上提供传输单一ATM信元流的方法(如D1/El，D3/E3速率)；

（3）在DI/EI或者其它接口速率上承载ATM信元；

（4）透明传输ATM层和更高层的信号(包括保持信元顺序、控制信元延时抖动以及信元格式等)；

（5）使用基于信元的反向复用技术，把单一的ATM信元流转换成多个低速的ATM信元流，并在独立的链路上进行传输，在远端通过信元重组恢复原来的ATM信元流；

（6）保持和现有ATM物理层的兼容性(包括传输会聚子层)； （7）检测和拒绝超过最大延时门限的线路传输；