《数据通信与网络》笔记--虚电路网络：帧中继和ATM

在之前的文章中已经介绍过虚电路交换，详细请参见：http://blog.csdn.net/todd911/article/details/9069447

这边介绍下使用虚电路交换的2中WAN技术：帧中继和ATM。

帧中继

帧中继（frame relay）是一种虚电路广域网。设计用来满足20世纪80年代和20世纪90年代早期对新型广域网的需求。

帧中继主要有一下特性:

1.以较高的速率（1.544Mbps以及最近的44.376Mbps）进行工作。

2.只工作再物理层和数据链路层

3.允许突发性数据。例如：一个用户可能想以6Mbps的速度发送数据2秒，7秒不发送，以3.44Mbps发送数据1秒，总共在10秒内发送了15.44M的数据，平均速度是1.544M。

4.允许帧的大小为9000个字节，这适合于所有的局域网帧。

5.比传统的广域网花费少。从用户的角度上来说，所花费的费用少。

6.在数据链路层有错误检测，但是没有流量和错误控制。

下图是一个简单的帧中继网络：

帧中继一个很好的特性是提供了拥塞控制（congestion control）和服务质量（quality of service，QoS），这些特定在以后的会进行介绍。

ATM

异步传输模式（asynchronous transfer mode，ATM）是由ATM论坛设计的信元中继（cell relay）协议，并被ITU-T采纳。ATM和SONET（关于SONET的介绍请参见之前的文章：http://blog.csdn.net/todd911/article/details/9324615）的结合将允许世界上的网络之间高速互连。

混合网络

在ATM之前，数据链路层的数据通信是基于帧交换的和帧网络的，不同协议使用大小和复杂性不同的帧。可以想象，帧大小的变化导致通信量不可预测。交换机，多路复用器和路由器必须融合复杂的软件系统来管理不同大小的帧，必须阅读大量的帧头信息，并对每个位计数和赋值来确保每个帧的完整性。

另一个问题，在帧大小不可预测且变化很大的情况下，如何提供稳定速率的传输。为了从宽带计数中获得最大的好处，通信量必须被时分复用到共享的通路上，想象一下，将来自由不同需求（和帧设计）的网络中的帧复用到同一条链路上（如下图），会出现什么结果？当线路1使用很大的帧（数据帧），而线路2使用非常小的帧（音视频帧），会发生什么情况？

因为帧X先到达，所以多路复用器将帧X先方到通路上，帧A必须要等到整个X的位进入通路后才能跟随进入，帧X的绝对大小导致了帧A的不正常延时，同样的不平衡可能影响从线路2来的所有帧。因为音视频帧通常很小，将它和传统的数据帧混合传输，往往导致这种类型帧的不可接受的延时，使得共享帧链路无法为语音和视频信息所使用。

信元网路

和帧互连网络有关的许多问题可以通过采用信元网络（cell network）的概念来解决。一个信元是一个固定大小的数据单元。在信元网路中，使用信元（cell）作为数据交换的基本单位，所有的数据都装载入相同的信元中，这些信元可以按照完全可预测和统一的方式进行传输。当大小和格式不同的帧从分支网络到达信元网络时，他们被分割成相同大小的多个小数据单元，并装载如信元中。这些信元和其他信元多路复用并路由通过整个信元网络。

下图显示了有2条链路的多路复用器发送信元而不是帧的情形，帧X被分割成3个信元：X，Y和Z，链路1中的第一个信元在链路2中的第一个信元前发送，这两条链路的信元将交织在一起，没有一个信元忍受漫长的延时。

异步TDM

ATM使用异步时分复用来处理来自不同通道的信元，这就是为什么成为异步传输模式。它使用固定大小的时隙（一个信元的大小）。ATM复用器使用来自任何输入通道的一个信元填充一个时隙，如果通道没有发送的信元，则时隙为空。

ATM有很先进的拥塞控制和服务质量，这些内容会在以后讲到。