宽带接入系统中以太网业务的适配

高青海邱智亮王泳李健　（西安电子科技大学　摘要７１００７１）　文章提出一种在ＡＴＭ综合宽带接入系统中支持以太用业务接入的方案，对其　协议转捷缓存　中．点对点和点对多点以太网互连的协议转换过程和缓存机制作了较为详细的阐述。　关键词　异步传输模式　以太用　接入技术Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｗｅ　ｐｒｏｐｏｓｅ　ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｂｖ　ｗｈｉｃｈ　ｔｂｅ　Ｅ￣ｅｍｅｔ丘ａｍｅｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｔｒａａｓｍｉｔ￣ｅｄ　ｉｉ２　ｔｈｅ　ＡＴＭ　Ｂｒｏａｄｂａｔｌｄ　Ｉｍｅｇｒａｔｅｄ　ＡＣｅｅＳＳ　Ｓｙｓｔｅｍ．Ａｎｄ　ｗｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｉｎ　ｄｅｒａｉｌ　ｔｈｅ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｕｆｆｅｒ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｏｉｎｔ－ｔｏ－ｐｏｍｔ　ａｎｄ　ｐｏｉｎｔ－ｔｏ－ｍｕｌｔｉ・　Ｄｏｉｎｔ　Ｅｔｂｅｍｅｔ　ｉｎｔｅｒｃｏｌｍｅｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ　ＡＩＭ　Ｅｔｈｅｒｌｌｅｔ　ａｃｃｅｓｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｔｒａｓｆｅｒ　ｂｕｆｉｅｒ　在互联网蓬勃发展的同时，现有的电信网（如　ＰＳＴＮ　ＩｓＤＮ网）和数据网（如Ｘ．２５、ＤＤＮ和ＦＲ　同的方式　在复用方面，ＡＴＭ采用统计（异步）时分　复用方式，信道带宽按需分配，信道利用率高，能满　足不同速率业务和变速率业务的需求　在ＡＴＭ网　网）依然在各自的领域中发挥着重要作用。这些网络　采用的是最适合某一特定业务的复用和交换体制及　中，所有信息都以固定长度分组（信元）传送．便于硬　件实现。由于它采用低误码率光纤作为传输媒质，取　消传统分组数据网中的逐段链路差错控制和流量控　相应的通信　议，往往不能经济而有效地支持其它　业务。由于这些网络将长期共存，不可能在短期内融　合为单一的同络，实现接入网的宽带化和综合化，暂　时保留骨于同（ＰＳＴＮ／ＩＳＤＮ、Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和ＡＴＭ等）　的多样性，是实现网络融合的一个重要步骤　ＡＴＭ技术是一种高教灵活的复用和交换技术，　兼有电路和分组模式的优点，可为业务综合接人和　制，简化链路通信协议，从而可降低信元在交换节点　的处理时延。在交换方面，ＡＴＭ继承了电路交换和　分组交换的优点，采用快速分组交换和面向连接的　方式，在连接建立阶段，实现复杂的路由选择功能，　进行带宽分配，以保证服务质量。这些特点决定了其　信息高速传输提供技术基础。以太网是使用最广泛　的局域网技术，它在使用上的便易性、技术上的简明　性和可运行于现存线路结构之上的能力，以及速率　从１ＯＭ到１０００Ｍ的迅速发展，结构由共享式到交　拽式的变迁，都体现出较好的扩展能力和发展前景。　此外，由于　太同是Ｉｎｔｅｒｎｅｔ自身的接入网，在　ＡＴＭ接人系统中，实现以太网业务的适配，就等于　用户主机或本地局域网可通过该系统进人Ｉｎｔｅｒｎｅｔ。　因此，研究ＡＴＭ综合宽带接人系统中以太网业务　在综合业务接人方面具有独特优势。　ＡＡＬ５协议是一种简单高效的ＡＴｉＭ适配层协　议，用于支持面向连接或无连接的数据业务。ＡＡＬ５　层分为会聚（ｃｓ）子层和分段重装（ＳＡＲ）子层。会聚　子层又可分为共同部分（ＣＰＣＳ）和业务特定部分　（ＳＳＣＳ），ＳＳＣＳ与特定的业务有关。ＡＡＬ５的ＳＡＲ　子层很简单，它直接把ＣＰＣＳ—ＰＤＵ按４８字节分段，　装入ＳＡＲ－ＰＤＵ净荷。然而，ＳＡＲ—ＰＤＵ没有序号，在　重装时，通过信元头净荷类型（ＰＴ）编码中的ＡＴＭ　用户至用户（ＡＵＵ）位，指示ＣＰＣＳ＠ＤＵ的最后一　段，最后一个信元的ＡＵＵ置为“ｒ，表示ＡＡＬ５　ＣＰＣＳ．ＰＤＵ结束。　的适配，实现以太网互连，具有重要的实用意义。　ＡＴＭ提供一种高速率低时延的复用和交换方　式．以支持各种类型业务（如话音、数据和视频等）。　ＡＴＭ技术在复用和交换方面都采用与传统技术不　在ＡＴＭ接人系统中，要实现以太网互连，就要　维普资讯 http://www.cqvip.com

在接入系统一侧，通过ＡＡＬ５，把以太网ＭＡＣ帧适　配成ＡＴＭ信元发送，在另一侧再把它恢复为以太　同ＭＡＣ帧。因此，如何对数据业务进行ＡＴＭ适配　帧后（假设存放于以太网接收侧缓存ｌ中），将发生　一次中断。中断服务程序调用ＡＡＬ５数据发送程　序，将该缓存中的ＭＡＣ帧作为ＡＡＬ５　ＣＰＣＳ　ＳＤＵ，　并以４８字节为单位分段，然后加上信元头发送出　去。在ＡＡＬ５接收侧，当接收到这些信元后，会把其　重装成ＡＡＬ５　ＣＰｃｓ—ＰＤｕ（假设存放于ＡＡＬ５接收　侧缓存２中），该ＣＰＣＳ—ＰＤＵ的净荷即是以太网的　ＭＡＣ帧。ＡＡＬ５接收侧收到该ＣＰＣＳ—ＰＤＵ后，亦会　发生一次中断。中断服务程序调用以太网数据发送　程序，把该缓存中ＣＰＣＳ—ＰＤＵ的净荷（即ＭＡＣ帧）　发送出去。这样便可实现点对点的以太网互连　该　模式直观、简单、效率高，但缺乏灵活性。　２．２多条连接以太网业务的ＡＡＬ５适配　为了实现点到多点的以太同互连，还需要建立　多条ＡＴＭ连接。在此适配过程中，可采用动态共享　缓存分配模式，如图４所示。该模式通过发送队列和　缓存池把接收与发送联系起来，发送队列以队列方　式工作，缓存池以堆栈方式工作。在从以太网接收向　ＡＡＬ５发送转换过程中，发送队列用于存放从以太　同接收到的数据，并向ＡＡＬ５提供发送数据。缓存　是关键。ＡＡＬ５作为一种比较完善的ＡＴＭ数据业务　适配协议，目前已被广泛采用。在本文所述的接入系　统中，采用摩托罗拉公司的ＭＩａＣ８２６０作为主控芯　片完成适配，原理如图１所示。　二墨　。　Ｍ　凹１　以走网业务适配原理　在ＡＴＭ接入系统中，以太网数据的适配程序　由ＡＡＬ５和以太同部分组成，两部分都包括初始化　程序和数据收发程序。当初始化程序把相应的寄存　器和需要建立的数据结构初始化后，系统便进入数　据收发和协议转换状态，适配程序运行过程如图２　以太网程序　ｊ　竺竺兰Ｊ　望　ｉ曼　矗蕊　图２　以太网忉始化　池用来存放空闲缓存，当ＡＡＬ５发送完一个缓存的　数据后，便把该缓存放回缓存池中。　ＡＡＬ５数据发送Ｌ　需撅　太网数据接　当以太网侧收到一个ＭＡＣ帧，并把它存入某　ＢＤ所指向的缓存后，便发生一次中断。中断服务程　序把该缓存放人发送队列中，并从缓存池取出一个　空闲缓存重新分配给该ＢＤ，随后调用ＡＡＬ５数据　发送程序。ＡＡＬ５数据发送程序先把ＡＡＬ５发送侧　太同业务适配程序　由图２可以看出，在以太网业务的ＡＡＬ５适配　过程中．ＡＡＬ５部分与以太网部分之间的协议转换　最为重要，在点对点（亦称单条连接）和点对多点（亦　称多条连接）的以太网互连中，其协议转换过程有所　不同。　２．１单条连接以太网业务的ＡＡＬ５适配　单条连接以太网业务的ＡＡＬ５适配可考虑采　已发送完的缓存放回到缓存池中，并让对应的ＢＤ　指向空，接着取出发送队列中的缓存，分配给ＡＡＬ５　侧的发送ＢＤ，然后再把该缓存中的数据适配成信　元发送出去。当以太网接口业务量较大时，还可能出　现服务程序中断一次，需处理多个ＭＡＣ帧的情况，　此时只需把所有ＭＡＣ帧按接收的先后顺序放入发　送队列即可。　用静态共用缓存分配模式（见图３），即以太网的接　收缓存描述符（ＢＤ，ｂｕｆｆｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｐｔｏｒ用于存放所指　向缓存的首地址和该缓存的状态）与ＡＡＬ５的发送　ＢＤ固定指向同一组缓存；ＡＡＬ５的接收ＢＤ与以太　网的发送ＢＤ固定指向同一组缓存。　在该模式下，当以太网接收侧收到一个ＭＡＣ　以上介绍了用共享缓存动态分配模式，实现从　以太网接收向ＡＡＬ５发送的转换过程，从ＡＡＬ５接　收向以太网发送的转换亦使用同样方法，不再赘述。　在应用中，使用的缓存数目大于收发ＢＤ的总和，每　耋雕　一　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｘ×［ｐ（ｘ）×ｖ】。　＝∑ｄ　，∑ｄ　＝旦—　二ｌ＿　－＝。ｄ－Ｉ　化简可得：　ｆＸＸＰ】（Ｘ）ＸＶ　Ｌ　４－ｋＸ　ＸＸＰ２（ｘ）×Ｖ２】　，１＋１一ｊ　＝在给定以上参数的取值和分布之后，可根据上　式，定出使成本＝收益的均衡价格ｘ　（若Ｘ　不存在，　【ｐｌ（ｘ）×ｖ　＋ｋ　ｘｐ　（ｘ）　ｖ２】　×　二ｌ＿　ｄ一１　则说明在给定参数取值下，此定价方案不可行），并　根据Ｘ　，制定实际收费标准，进行成本，收益分析。　５．２采用两通道的巴黎地铁定价系统　同样可解出均衡价格　。　实际上，可近似认为ｐ（ｘ）是用户对于定价ｘ的　满意度。对于以上两类定价模型，可以综合考虑　ｘ－、Ｐ－（ｘ）、ｘ２．ｐ　（ｘ）以及相应的成本和收益，得出可行　且较优的定价方案。　设通道１为定价较低通道，价格为Ｘ，用户流量　为　；通道２为定价较高通道，价格为ｋｘ，（ｋ＞１），用　户流量为１Ｊ２；两通道的使用概率函数分别为ｐ　（ｘ）和　ｐ２（ｘ）。未来ｔ时期时：　收益＝［ｘ　ｘ　Ｐ】（ｘ）ｘＶｌ＋ｋｘｘＰ２（ｘ）ｘ　Ｖ２】×ｄ　ｓ　－　，、为Ｉｎｔｅｍｅｔ制定定价策略非常困难，只有对模　型做大量简化，方可定量描述，但过于简化会使可操　成本＝　［ｐ】（ｘ）ｘ　Ｖｌ＋ｋｘＰ２（ｘ）ｘｖ２】ｘ　ｄ。｝　从当前时期（ｔ＝０）到ｔ时期，成本＝收益的公式为：　作性大打折扣。本文对若干定价策略进行比较分析，　旨在对Ｉｎｔｅｒａｃｔ定价策略的制定做有益的尝试。相　信随着Ｉｎｔｅｒａｅｔ的不断发展和深人研究，将会有更　加适台的定价策略推出。　ｘ　Ｐ　（ｘ）×Ｖｔ＋ｋ×ｘ　Ｐ　（ｘ）×ｖ２】×∑ｄ　＝ＩＰ　（ｘ）×ｖ．＋ｋ　Ｐ　（ｘ）×ｖ　】　∑ｄ　ｌ＝０　一…一…一　一一一……一一～棘　亮　南京邮电学院企业管理专业研究生　　十　…一（上接第３４页）　ＡＡＬ５连接１发送侧　以　一骄　．一孵＿；．　一　ＡＡＬ５连接１接收侧　图４多条连接以太网业务的ＡＡＩ＿５适配（动态共享缓存分配模式）　固　一　屈　一　一一圈　　侧　ＭＡＣ地址到ＡＴＭ连接的映射表。对收到的ＭＡＣ　．帧，取出其ＩＢ的地址与映射表中的ＭＡＣ地址相比　较，若有匹配项，则按照该ＭＡＣ地址所对应的连接　我们把测试方法分为两种：一种为演示测试，即　通过两台ＰＣ机互放ＶＣＤ进行业务演示；另一种为　流量测试，采用ＳｍａｒｔＢｉｔｓ向接人设备灌以太网数　据。以测试其吞吐能力。在演示测试中。互放ＶＣＤ　效果很好，与在单机中播放无任何差别。在流量测试　中，通过１００Ｍ以太网接口灌人速率为６５Ｍｂ／ｓ、包　长为６４字节的数据，测试数据包基本无丢失。　标汉发送该帧，若无匹配项，则所有连接均发送该　帧。反之，对从ＡＡＬ５接收到的ＣＰＣＳ－ＰＤＵ。按　ＭＡＣ帧的格式取出源地址与映射表中的ＭＡＣ地　址相比较，若有匹配项，则退出比较过程发送该帧，　若无匹配项，则把该ＭＡＣ地址和连接标识填人映　射表，以供以太网接收时查找地址使用，然后再发送　该帧。　这样做可以支持点到多点的以太网连接。但会　导致传输效率降低、时延加长。　高青海西安电子科技大学综合业务网国家重点实　验室硕士研究生