通信与电子信息工程专业英语Unit4 Expanding reading Asynchronous Transfer Mode.docx
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通信与电子信息工程专业英语Unit4ExpandingreadingAsynchronousTransferMode
AsynchronousTransferMode
AsynchronousTransferMode（ATM）isaswitchingtechniquefortelecommunicationnetworks.Itusesasynchronoustime-divisionmultiplexing,anditencodesdataintosmall,fixed-sizedcells.ThisdiffersfromnetworkssuchastheInternetorEthernetLANsthatusevariablesizedpacketsorframes.ATMprovidesdatalinklayerservicesthatrunoverOSILayer1physicallinks.ATMhasfunctionalsimilaritywithbothcircuitswitchednetworkingandsmallpacketswitchednetworking.Thismakesitagoodchoiceforanetworkthatmusthandlebothtraditionalhigh-throughputdatatraffic（e.g.,filetransfers）,andreal-time,low-latencycontentsuchasvoiceandvideo.ATMusesaconnection-orientedmodelinwhichavirtualcircuitmustbeestablishedbetweentwoendpointsbeforetheactualdataexchangebegins.ATMisacoreprotocolusedovertheSONET/SDHbackboneoftheIntegratedServicesDigitalNetwork（ISDN）.
异步传输模式（ATM）是用于电信网络中的切换技术。
它采用异步时分复用，并且它编码数据转换成小的，固定大小的细胞。
这不同于网络，诸如使用可变大小的数据包或帧的因特网或以太网LAN。
ATM机提供了运行在OSI的第一层物理链路的数据链路层的服务。
自动柜员机有功能的相似性与电路交换网络和小分组交换网络。
这使得它对于必须同时处理传统的高吞吐量的数据流（如文件传输），以及实时，低延迟的内容，如语音和视频网络的好选择。
ATM使用其中一个虚电路必须在两个端点之间建立实际的数据交换开始之前，面向连接的模式。
ATM是使用过综合业务数字网（ISDN）的SONET/SDH骨干网核心协议。
Consideraspeechsignalreducedtopackets,andforcedtosharealinkwithburstydatatraffic（trafficwithsomelargedatapackets）.Nomatterhowsmallthespeechpacketscouldbemade,theywouldalwaysencounterfull-sizedatapackets,andundernormalqueuingconditions,mightexperiencemaximumqueuingdelays.Thatiswhyallpackets,or"cells,"shouldhavethesamesmallsize.InadditionthefixedcellstructuremeansthatATMcanbereadilyswitchedbyhardwarewithouttheinherentdelaysintroducedbysoftwareswitchedandroutedframes.
考虑语音信号还原成数据包，并被迫（与一些大的数据包流量）分享与突发数据流量的链接。
不管多么小的语音数据包可以做，他们总是遇到全尺寸的数据包，正常排队的条件下，可能会遇到的最大排队延迟。
这就是为什么所有的数据包，或“细胞”应该具有相同的小尺寸。
除了固定的细胞结构意味着ATM可以容易地通过硬件开关没有通过软件引入的固有延迟交换和路由帧。
Thus,thedesignersofATMutilizedsmalldatacellstoreducejitter（delayvariance,inthiscase）inthemultiplexingofdatastreams.Reductionofjitter（andalsoend-to-endround-tripdelays）isparticularlyimportantwhencarryingvoicetraffic,becausetheconversionofdigitizedvoiceintoananalogaudiosignalisaninherentlyreal-timeprocess,andtodoagoodjob,thecodecthatdoesthisneedsanevenlyspaced（intime）streamofdataitems.Ifthenextdataitemisnotavailablewhenitisneeded,thecodechasnochoicebuttoproducesilenceorguess—andifthedataislate,itisuseless,becausethetimeperiodwhenitshouldhavebeenconvertedtoasignalhasalreadypassed.
因此，ATM的设计者使用小的数据单元，以减少抖动（延迟变化，在这种情况下）中的数据流的多路复用。
降低抖动（也最终到终端的往返时延）是承载语音流量时尤其重要，因为数字化的语音转换成模拟音频信号本身是一个实时的过程，做一个好工作，执行此需要的数据项的一个均匀分布的（在时间上）的流的编解码器。
如果一个数据项不可用在需要的时候，该编解码器别无选择，只能产生沉默或猜测-如果数据已经晚了，这是没有用的，因为当它应该被转化成信号的时间段已经过去了。
AtthetimeofthedesignofATM,155Mbit/sSDH（135Mbit/spayload）wasconsideredafastopticalnetworklink,andmanyPDHlinksinthedigitalnetworkwereconsiderablyslower,rangingfrom1.544to45Mbit/sintheUSA,and2to34Mbit/sinEurope.
在ATM的设计时，155Mbit/s的SDH（135Mbit/s的有效载荷）被认为是一个快速的光纤网络链路，数字网络在许多PDH链路都相当慢，从1.544到45Mbit/s的中在美国和欧洲的2至34兆比特/秒。
Atthisrate,atypicalfull-length1500byte（12000-bit）datapacketwouldtake77.42µstotransmit.Inalower-speedlink,suchasa1.544Mbit/sT1line,a1500bytepacketwouldtakeupto7.8milliseconds.
按照这个速度，一个典型的全长1500字节（12000位）的数据包将采取77.42微秒来传输。
在低速链路，如1.544Mbit/s的T1线路，1500字节的数据包会占用到7.8毫秒。
Aqueuingdelayinducedbyseveralsuchdatapacketsmightexceedthefigureof7.8msseveraltimesover,inadditiontoanypacketgenerationdelayintheshorterspeechpacket.Thiswasclearlyunacceptableforspeechtraffic,whichneedstohavelowjitterinthedatastreambeingfedintothecodecifitistoproducegood-qualitysound.Apacketvoicesystemcanproducethisinanumberofways:
甲排队延迟引起的几个这样的数据包可能会超过780毫秒的数字数倍以上，此外，在更短的语音分组的任何分组产生延迟。
这显然是不能接受的用于语音通信，这需要具有低抖动的数据流中被送入解码器，如果它是产生高质量的声音。
一种分组语音系统可以以多种方式产生这样的：
Haveaplaybackbufferbetweenthenetworkandthecodec,onelargeenoughtotidethecodecoveralmostallthejitterinthedata.Thisallowssmoothingoutthejitter,butthedelayintroducedbypassagethroughthebufferwouldrequireechocancellerseveninlocalnetworks;thiswasconsideredtooexpensiveatthetime.Also,itwouldhaveincreasedthedelayacrossthechannel,andconversationisdifficultoverhigh-delaychannels.
有在网络和编解码器，足够大，以潮编解码器之间的再现缓冲过的几乎所有数据中的抖动。
这允许平滑的抖动，但通过缓冲器通过通道引入的延迟，需要回声消除器，即使在本地网络;这被认为是当时太昂贵了。
此外，这将增加整个信道的延迟，并且会话是难以通过高延迟信道。
Buildasystemwhichcaninherentlyprovidelowjitter（andminimaloveralldelay）totrafficwhichneedsit.ThedesignofATMaimedforalow-jitternetworkinterface.However,tobeabletoprovideshortqueueingdelays,butalsobeabletocarrylargedatagrams,ithadtohavecells.ATMbrokeupallpackets,data,andvoicestreamsinto48-bytechunks,addinga5-byteroutingheadertoeachonesothattheycouldbereassembledlater.Thechoiceof48byteswaspoliticalratherthantechnical.WhentheCCITTwasstandardizingATM,partiesfromtheUnitedStateswanteda64-bytepayloadbecausethiswasfelttobeagoodcompromiseinlargerpayloadsoptimizedfordatatransmissionandshorterpayloadsoptimizedforreal-timeapplicationslikevoice;partiesfromEuropewanted32-bytepayloadsbecausethesmallsize（andthereforeshorttransmissiontimes）simplifyvoiceapplicationswithrespecttoechocancellation.MostoftheEuropeanpartieseventuallycamearoundtotheargumentsmadebytheAmericans,butFranceandafewothersheldoutforashortercelllength.With32bytes,FrancewouldhavebeenabletoimplementanATM-basedvoicenetworkwithcallsfromoneendofFrancetotheotherrequiringnoechocancellation.48bytes（plus5headerbytes=53）waschosenasacompromisebetweenthetwosides.5-byteheaderswerechosenbecauseitwasthoughtthat10%ofthepayloadwasthemaximumpricetopayforroutinginformation.ATMmultiplexedthese53-bytecellsinsteadofpackets.Doingsoreducedtheworst-casejitterduetocellcontentionbyafactorofalmost30,minimizingtheneedforechocancellers.
建立一个系统，该系统可本质上的交通，需要的ATM后援的设计旨在用于低抖动的网络接口，提供低抖动（和最小的总延迟）。
然而，为了能够提供短的排队延迟，也能够进行大的数据报，它必须有细胞。
ATM分手的所有数据包，数据和语音流为48字节的块，加入了5个字节的路由报头到每个人，让他们可以在以后重新组装。
48字节的选择是政治而不是技术。
当被CCITT标准化的ATM，来自美国各方需要一个64字节的有效载荷，因为这是被认为是处于进行数据传输和语音类的实时应用优化的有效载荷短优化更大的有效载荷一个很好的妥协;来自欧洲各方希望32字节的有效载荷，因为体积小（因此短的传输时间）简化语音应用方面回声消除。
大多数欧洲各方最终到来的时候由美国人提出的论点，但法国和其他几个人坚守了一个较短的电池长。
具有32字节，法国就已经能够实现一个基于ATM的话音网络和不需要回波消除来自法国的一端到另一呼叫。
48字节（加上5头字节=53）被选为双方之间的妥协。
被选中5个字节的头，因为它被认为有效载荷的10％为最高代价的路由信息。
ATM复用这53个字节的细胞，而不是包。
这样做减少了最坏情况下的抖动是由于细胞的争用的近30倍，从而最小化需要回声消除器。
ATMsupportsdifferenttypesofservicesviaATMAdaptationLayers（AAL）.StandardizedAALsincludeAAL1,AAL2,andAAL5,andtherarelyusedAAL3andAAL4.AAL1isusedforconstantbitrate（CBR）servicesandcircuitemulation.SynchronizationisalsomaintainedatAAL1.AAL2throughAAL4areusedforvariablebitrate（VBR）services,andAAL5fordata.WhichAALisinuseforagivencellisnotencodedinthecell.Instead,itisnegotiatedbyorconfiguredattheendpointsonaper-virtual-connectionbasis.
ATM支持通过ATM适配层（AAL）不同类型的服务。
标准化的AAL包括AAL1，AAL2和AAL5，而很少使用AAL3和AAL4。
AAL1是用于恒定比特率（CBR）业务和电路仿真。
同步也保持在AAL1。
通过AAL4AAL2被用于可变比特率（VBR）业务和AAL5的数据。
其中的AAL是在使用一个给定的细胞中没有细胞编码。
相反，它是通过协商或者在每个虚拟连接的基础端点配置。
FollowingtheinitialdesignofATM,networkshavebecomemuchfaster.A1500byte（12000-bit）full-sizeEthernetpackettakesonly1.2µstotransmitona10Gbit/sopticalnetwork,reducingtheneedforsmallcellstoreducejitterduetocontention.SomeconsiderthatthismakesacaseforreplacingATMwithEthernetinthenetworkbackbone.However,itshouldbenotedthattheincreasedlinkspeedsbythemselvesdonotalleviatejitterduetoqueuing.Additionally,thehardwareforimplementingtheserviceadaptationforIPpacketsisexpensiveatveryhighspeeds.Specifically,atspeedsofOC-3andabove,thecostofsegmentationandreassembly（SAR）hardwaremakesATMlesscompetitiveforIPthanPacketOverSONET（POS）;becauseofitsfixed48-bytecellpayload,ATMisnotsuitableasadatalinklayerdirectlyunderlyingIP（withouttheneedforSARatthedatalinklevel）sincetheOSIlayeronwhichIPoperatesmustprovideanMTUofatleast576bytes.SARperformancelimitsmeanthatthefastestIProuterATMinterfacesareSTM16-STM64whichactuallycompares,whileasof2004POScanoperateatOC-192（STM64）withhigherspeedsexpectedinthefuture.
继ATM机的初步设计，网络已经成为快得多。
1500字节（12000位），全尺寸以太网数据包只需1.2微秒传送一个10Gbit/s的光纤网络上，减少了对小细胞减少抖动因争。
有人认为，这使得案件，适用于以太网取代ATM的网络骨干。
然而，应该指出的是，增加的链路速度本身并不减轻抖动由于排队。
此外，为实施业务适配为IP数据包的硬件价格昂贵，在非常高的速度。
具体而言，在速度的OC-3及以上的，分段和重组的成本（特别行政区）的硬件，使ATM的IP数据包比在SONET（POS机）的竞争力下降;由于其固定的48字节的信元有效载荷，ATM是不适合作为直接置于下面的IP（无需SAR在数据链路层）的数据链路层，因为IP操作，必须提供至少576的MTU在其上的OSI层字节。
SAR性能的限制意味着，最快的IP路由器，ATM接口STM16-STM64实际上比较，而在2004年的POS机可以预计，在未来更高的速度在OC-192（STM64）操作。
Onslowerorcongestedlinks（622Mbit/sandbelow）,ATMdoesmakesense,andforthisreasonmostADSLsystemsuseATMasanintermediatelayerbetweenthephysicallinklayerandaLayer2protocollikePPPorEthernet.
在较慢或拥塞链路（为622Mbit/s和下文），ATM确实是有意义的，因为这个原因最ADSL系统使用ATM作为物理链路层和第2层协议像PPP或以太网之间的中间层。
Attheselowerspeeds,ATMprovidesausefulabilitytocarrymultiplelogicalcircuitsonasinglephysicalorvirtualmedium,althoughothertechniquesexist,suchasMulti-linkPPPandEthernetVLANs,whichareoptionalinVDSLimplementations.DSLcanbeusedasanaccessmethodforanATMnetwork,allowingaDSLterminationpointinatelephonecentralofficetoconnecttomanyinternetserviceprovidersacrossawide-areaATMnetwork.In
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