中兴ＡＴＭ交换机及用户接入设备

 异步转移模式（ＡＴＭ）作为宽带综合业务数字网（Ｂ－ＩＳＤＮ）的一种传送方式，支持宽带多媒体业务和带宽可按需分配的各类业务，是Ｂ－ＩＳＤＮ的核心技术。传统的网络信息传递主要采用两种形式，一是电路交换，二是分组交换。电路交换的不足是带宽被浪费，分组交换的缺点是系统延迟不确定。因此，一种结合电路交换和分组交换技术优点的传输方式应运而生，这就是ＡＴＭ技术，它被ＩＴＵ－Ｔ确定为传输语音、图像、数据等多媒体信息的新工具。

    ＡＴＭ强大的传输能力使得它很快就在计算机与网络通信领域找到自己的位置。ＡＴＭ传输速率一般都在千兆位以上，其传输介质为误码率极低的光纤，这使得网络的差错控制大为简化。由于技术和成本的原因，原作为Ｂ－ＩＳＤＮ传送方式的ＡＴＭ技术，首先在局域网上得到应用。目前国外已有很多产品面世，芬兰、德国、法国等已开始提供商用ＡＴＭ业务。估计在今后几年里，ＡＴＭ网络将会大幅度增加。

    深圳市中兴通讯股份有限公司着眼未来，于１９９６年底在上海研究所开始ＡＴＭ交换机及其用户接入设备的研制开发，目前，ＡＴＭ交换机第一代样机已经开发完毕，型号为ＺＸＡＴＭ１０００；同时开发成功的还有ＡＴＭ用户接入设备ＺＸ-ＡＴＭ－ＢＡＵ１５５。ＺＸＡＴＭ交换机及其用户接入设备完全按照ＩＴＵ－Ｔ的建议Ｉ．４３２和ＩＴＵ－Ｔ Ｑ．２９７１协议开发，并与ＡＴＭ论坛的相关协议完全兼容。

１ ＡＴＭ交换机

    目前，ＡＴＭ一般应用在局域网中，考虑到这一因素以及接入网的市场规模，中兴ＡＴＭ交换机定位于用户接入交换机，即Ｂ－ＮＴ２，但不以Ｂ－ＮＴ２为最终目标，在此基础上，再增加网络节点接口（ＮＮＩ），可演变为ＡＴＭ干线交换机。

采用ＡＴＭ技术的网络有如下优点：

（１）适合于各种速率的连接，从极低速率到传输系统允许的最高速率；

（２）以信元为基础的快速分组交换可实现综合业务的接入，如数据业务、视频业务等；

（３）统计复用技术提高了系统资源利用率，具有很高的经济价值；

（４）简化的网络协议使ＡＴＭ技术有较好的网络应用特性；

（５）丰富的维护信息使ＡＴＭ网络易于维护；

（６）可应用于多方面，包括交换、多路复用、交叉连接等。

ＺＸＡＴＭ１０００交换机的设计主要采用ＡＴＭ交换及ＡＴＭ用户网络接口（ＵＮＩ）等相关技术，完全按照ＩＴＵ－Ｔ及ＡＴＭ论坛的标准设计，它具有高吞吐量、低交换时延、信道利用率高等优点，容易与现有电信网互通，能充分利用网络资源，灵活地适应语音、数据、文本、图像等业务发展的需要。ＡＴＭ交换机可支持多种传输系统，如：ＳＤＨ、ＰＤＨ、Ｃｅｌｌ Ｂａｓｅｄ，并支持多种传输媒介，如光纤、非屏蔽双绞线等。

１．１ ＺＸＡＴＭ１０００交换机的总体框架

    该交换机按ＩＴＵ－Ｔ和ＡＴＭ论坛标准开发，主要由３个模块组成：用户线路模块、宽带交换网络模块和主处理模块，组成框图见图１。该机结构上采用插槽式信元交换网络，插槽式交换板利用背板连接线路接口模块和主处理模块，这种结构易于扩展交换机规模，特别是交换网络的规模。

    主处理模块主要负责交换机及网络的控制和管理，主要功能有：呼叫和连接控制、交换网络控制、网络资源管理和用户网络信令协议的处理等。主处理模块负责整个交换机的控制和管理，有较强的处理能力；同时，还要为网络管理者提供一个人机接口。ＺＸＡＴＭ１０００机采用嵌入式计算机进行处理，在获得强大处理能力的同时，保证了工作的稳定性，并提供良好的开发、调试环境。

    宽带交换模块完成信元的虚通道／虚通路（ＶＰ／ＶＣ）交换，采用共享总线式交换单元，交换模块容量达１Ｇｂｉｔ／ｓ，可以完成１６×１６端口交换，具有较小的内部阻塞率和较低的内部延迟。交换网络模块除交换网络外，还有与主控制模块、线路接口模块的接口。

    用户线路模块完成ＡＴＭ物理层和部分ＡＴＭ层的功能，主要为交换机提供各种速率的线路接口，完成时钟恢复、信元速率解耦、信元定界、传输适配、信元扰码等功能。该模块向网络侧提供标准的ＡＴＭ信元接口，向线路侧提供不同的速率接口。目前，ＺＸ-ＡＴＭ１０００可提供１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ多模、单模光接口和２５．６Ｍｂｉｔ／ｓ电接口这两种标准的ＡＴＭ接口。

１．２ ＺＸＡＴＭ１０００交换机的功能

ＺＸＡＴＭ１０００可以提供如下功能：

（１）支持交换虚电路（ＳＶＣ）、永久虚电路（ＰＶＣ）的连接；

（２）支持ＩＴＵ－Ｔ Ｑ．２９３１标准，支持宽带用户网络信令；

（３）支持１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ、５１．８４Ｍｂｉｔ／ｓ和２５．６Ｍｂｉｔ／ｓ的标准ＡＴＭ用户网络接口；

（４）提供１６×１６交换端口和高达１Ｇｂｉｔ／ｓ的吞吐量；

（５）支持局域网仿真规范（ＬＡＮＥ）和在ＡＴＭ上的ＩＰ规范（ＩＰＯＡ），可实现局域网的互联；

（６）提供网络资源管理和流量控制；

（７）将支持网络网络接口的标准。

作为未来Ｂ－ＩＳＤＮ的传送方式，ＡＴＭ必须能够提供高速的线路接口。目前已提供的从２５Ｍｂｉｔ／ｓ到１５５Ｍｂｉｔ／ｓ的接口，可以满足话音、视频、数据等多种业务的传输速率的要求，支持现有网络的互联互通。ＺＸＡＴＭ１０００作为一个宽带多媒体业务平台，能够支持视频点播（ＶＯＤ）、高速局域网仿真，可以为多媒体业务提供强有力的技术支持。

１．３ ＺＸＡＴＭ１０００机的技术指标

ＺＸＡＴＭ１０００机的技术指标如下：

（１）交换网络的容量为１Ｇｂｉｔ／ｓ（Ｃｅｌｌ Ｂｕｓ工作在３３ＭＨｚ的情况下）；

（２）信元丢失率小于１０－１０；

（３）最大交换时延小于２０６．４μｓ；

（４）可提供１６个标准端口（端口类型可以选择，如１５５Ｍｂｉｔ／ｓ、５１．８４Ｍｂｉｔ／ｓ、２５．６Ｍｂｉｔ／ｓ）；

（５）支持ＵＮＩ信令；

（６）支持流量控制功能，包括连接接纳控制（ＣＡＣ）和业务整形（Ｔｒａｆｆｉｃ Ｓｈａｐｉｎｇ）；

（７）支持优先级控制，对信元端口实行优先级控制；

（８）在ＡＴＭ交换机和终端之间以主从方式同步；

（９）支持网络在线扩容。

２ ＡＴＭ接入设备

ＡＴＭ网络除应支持数字电视、高清晰度电视（ＨＤＴＶ）、高质量可视电话、高速数据传送等电信新业务外，还应该能够接入传统的话音业务，并支持现有网络的互通。所以，ＡＴＭ网络应能适配多种业务，提供ＡＴＭ接入方案。这部分功能实体即为用户接入设备（ＵＡＥ），对外提供非ＡＴＭ接口，对交换机提供标准的用户网络接口。也就是说，ＵＡＥ相当于交换机的用户终端。当然，也可以在交换机内部实现ＵＡＥ的功能，两种方式各有其特点和应用场合。

２．１ ＵＡＥ的组成

    ＡＴＭ用户接入设备主要由４个模块组成：以太网业务适配模块、Ｅ１／３８４ｋｂｉｔ／ｓ会议电视业务适配模块、信令／运行、管理、维护（ＯＡＭ）／网管业务适配模块和线路收发模块。各业务适配模块将适配业务转换成ＡＴＭ信元，然后通过线路收发模块完成信元级复接；反之，由线路收发模块接收的来自交换机侧的信元，经其分接后，再通过内部信元总线发送给相应的业务适配模块。

    以太网业务适配模块用于完成１０Ｍｂｉｔ／ｓ以太网与ＡＴＭ网的互联，采用ＰＶＣ连接为以太网提供互联通道。该模块采用ＡＴＭ适配层ＡＡＬ５将以太网卡接收的媒体访问控制子层（ＭＡＣ）帧分解成ＡＴＭ信元，经ＵＡＥ复接后，发送到ＡＴＭ交换机；对于接收到的ＡＴＭ信元，根据信元头的标识将其重新组装成ＭＡＣ帧，再通过以太网卡将其发送到相连的以太网 ，由此完成两个局域网的互联。

    Ｅ１／３８４ｋｂｉｔ／ｓ会议电视业务适配模块利用ＡＴＭ适配层ＡＡＬ１协议完成Ｅ１和３８４ｋｂｉｔ／ｓ会议电视业务的适配，其中Ｅ１采用ＰＶＣ方式，３８４ｋｂｉｔ／ｓ会议电视业务采用ＳＶＣ方式。Ｅ１电路仿真和３８４ｋｂｉｔ／ｓ会议电视均属恒定比特率（ＣＢＲ）业务，每个适配模块可同时完成４路ＣＢＲ业务的适配。

    信令／ＯＡＭ／网管业务模块均采用ＡＡＬ５协议完成ＵＡＥ的呼叫处理、协议处理、带宽分配与管理、ＯＡＭ和网络管理等工作，该模块为ＵＡＥ的呼叫处理／ＯＡＭ／网管提供硬件平台，其高层功能由软件完成。

    线路收发模块主要完成信元的复接／分接、信元总线仲裁及１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ数据流的收发工作，为ＵＡＥ提供一个与ＡＴＭ交换机的接口。

２．２ ＵＡＥ的主要功能ＵＡＥ的主要功能有：

（１）提供１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ的光纤传输通道的ＵＮＩ接口，符合ＳＴＭ－１规范；

（２）提供一个１０Ｍｂｉｔ／ｓ的以太网接口，以完成局域网互联；

（３）提供一个３８４ｋｂｉｔ／ｓ Ｖ．３５会议电视接口；

（４）提供３个Ｅ１基群速率接口；

（５）完成终端适配器（ＴＡ）＋网络终端（不带交换）的基本功能，包括各类业务适配ＡＴＭ复接／分接以及物理接口等功能；

（６）提供信令功能，包括ＵＮＩ信令，可点对点和点对多点连接；

（７）具有网络管理功能，作为管理代理，使管理信息库（ＭＩＢ）与交换机配合，实现本地网络管理功能（包括配置管理、性能管理、故障管理和安全管理）；

（８）提供业务量控制功能；

（９）提供网同步功能，在ＡＴＭ交换机与用户接入设备之间实现主从式同步，同步精度为２００ＰＰＭ。３ ＡＴＭ交换机的组网

    ＡＴＭ交换机为一宽带数据交换平台，在此平台上可以开展多种数据通信业务和多媒体业务。在系统组网中，ＵＡＥ通过ＳＴＭ－１（１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ）光纤接口与ＡＴＭ交换机互联。ＵＡＥ是各种业务的汇集点，通过ＵＡＥ，ＡＴＭ通信网可以提供综合业务，支持现有电话网和数据网与ＡＴＭ网的互联互通。ＡＴＭ交换机与ＵＡＥ的组网。

    一个服务器、两个ＵＡＥ和一台ＰＣ机都通过光纤以１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ速率连接于ＡＴＭ交换机上，各种业务都可通过ＵＡＥ接入ＡＴＭ网络。服务器可以提供丰富的视频、音频节目源，一台内插ＡＴＭ网卡的ＰＣ机，以１５５．５２Ｍｂｉｔ／ｓ的光纤通道直接接入ＡＴＭ网络，作为视频点播（ＶＯＤ）的视频终端，可以从服务器上直接回放ＭＰＥＧ－１压缩格式的视频节目。测试中可以看到，ＶＯＤ图像流畅、清晰，图像质量完全达到ＭＰＥＧ－１要求。

    ＺＸＡＴＭ１０００可作为用户接入交换机，在通信网中灵活配置，在日前结束的“９７北京第六届中国国际电子通信展”上，ＺＸ-ＡＴＭ１０００首次亮相，引起了中外来宾的极大兴趣。在此次组网中，ＡＴＭ网络和中兴公司的拳头产品ＺＸＪ１０数字程控交换机实现了互联，展示了其广阔的应用前景。北京展上ＺＸＡＴＭ１０００的组网。

    ＺＸＡＴＭ １０００可应用于有特定要求的专用网中，同时它的接入能力使之可以与现有网络“无缝”连接。随着多媒体业务的迅速增长，ＺＸＡＴＭ１０００交换机必然会在未来的网络建设中发挥重要作用。

（收稿日期：１９９７－０９－１９）