无线异步传输模式（ATM）在移动系统数据网络中的应用

### 无线异步传输模式（ATM）在移动系统数据网络中的应用 #### 1. 引言 无线异步传输模式（WATM）网络的概念一直是研究热点。WATM 技术的发展，如 1996 年 ATM 论坛成立 WATM 小组，以及欧盟 ACTS 项目（如 WAND、SAMBA 和 MEDIAN）的开展，还有欧洲电信标准协会（ETSI）对宽带无线接入网络（BRAN）的推动，都凸显了部署无线 ATM 网络以承载多媒体流量并支持终端移动性或便携性的重要性。 与传统局域网技术（如以太网和 FDDI）相比，ATM 网络采用异步时分复用（ATDM），能提供服务质量（QoS）保证，并在同一物理介质上高效支持不同类型的应用。无线接入则使终端的重新定位和网络扩展更加便捷，实现了用户的移动性和设备的便携性，是实现通用个人通信的关键因素。 现有的蜂窝系统主要处理语音通信，或仅提供低比特率的数据服务。像 DECT 无法满足宽带多媒体通信的高传输速率要求，而 IEEE802.11 和 HIPERLAN 虽支持高比特率，但不具备移动性支持和 QoS 保证。将无线和 ATM 技术融合，有望实现通用个人多媒体通信，这也是第三代通信系统（如 UMTS、IMT2000 和 BRAN）的愿景。 本文将探讨从现有固定 ATM 局域网标准向 ATM 无线局域网（ATM WLAN）的迁移路径，重点关注与无线链路接入相关的功能、对传输协议的影响以及用户移动性的支持。ATM WLAN 可视为由密集分布的小覆盖区域无线接入部分和 ATM 骨干网络组成的系统，部分解决方案也可应用于广域网。 #### 2. ATM WLAN 的服务 ATM WLAN 能够将固定和无线用户 - 网络接口（UNIs）集成到同一个以 ATM 为导向的骨干网络中。其目标是支持固定 ATM 网络中规定的所有应用和流量类别，包括电话、快速文件传输、分布式计算和桌面多媒体等。 以下是一些应用的相关参数要求： | 应用 | 比特率 (Kbps) | 比特错误率 (BER) | 分组错误率 (PER) | 小型企业（50 用户）呼叫尝试次数 | 中型企业（150 用户）呼叫尝试次数 | 大型企业（4700 用户）呼叫尝试次数 | | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | | 电话 | 32, 64 | 10^ - 4 | 10^ - 3 | 5 | 40 | 200 | | 可视电话 | 64 - 2000 | 1.3 X 10^ - 6 | 8 X 10^ - 6 | 1.5 | 10 | 50 | | 视频会议 | 5000 | 1.8 X 10^ - 6 | 5 X 10^ - 6 | 1 | 1 | 1 | | MPEG1 | 1500 | 2.5 X 10^ - 6 | 9.5 X 10^ - 6 | 0.5 | 3 | 10 | | MPEG2 | 10000 | 1.5 X 10^ - 6 | 4 X 10^ - 6 | 0.5 | 3 | 10 | | Hi - Fi 分发 | 400 | 10^ - 4 | 10^ - 7 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | | 低速文件 | 64 | 10^ - 4 | 10^ - 6 | 1 | 10 | 50 | | 高速文件 | 2000 | 10^ - 7 | 10^ - 6 | 3 | 20 | 100 | 根据这些应用的平均比特率要求和呼叫尝试次数，假设一个 ATM WLAN 无线模块服务一个小型企业，其空中接口的可用带宽应约为 20 Mbps。 此外，部分服务的端到端延迟和抖动要求如下： | 应用 | 端到端延迟 (ms) | 端到端分组延迟变化 (ms) | | ---- | ---- | ---- | | 20 Mbps HDTV 视频 | 0.8 | 1 | | 带回声消除器的电话 | <500 | 130 | | 可视电话 (64 Kbps) | 300 | 130 | | MPEG1 (NTSC) | 5 | 6.5 | 这些服务要求对 ATM WLAN 的带宽分配和错误控制机制产生影响。 #### 3. 固定 ATM LAN 概念 ##### 3.1 拓扑结构和定义的网络接口 固定 ATM LAN 的协议架构和拓扑结构继承自宽带综合业务数字网（B - ISDN）的协议参考模型和架构。主要定义了三个接口： - **公共 UNI**：定义在用户驻地设备（CPE）与公共域 ATM 网络中的 ATM 交换机或多路复用器之间。 - **私有 UNI**：定义在用户终端与同一私有 ATM LAN 的 ATM 交换机之间。 - **私有网络 - 网络接口（P - NNI）**：定义在构成私有 ATM LAN 核心网络的交换机之间。 私有和公共 UNI 规范涵盖了电气标准、呼叫建立的信令和功能、ATM LAN 管理的信令和操作（如终端地址分配、允许建立的连接数量定义、电气接口规范等），以及监控用户终端流量、避免拥塞和有效分配带宽以满足活动呼叫 QoS 的功能。 P - NNI 规范包括将 ATM 交换机组织成逻辑节点和分层骨干网络结构的寻址和路由、骨干网络拓扑更新的功能和信令、呼叫建立阶段的呼叫路由信令和程序，以及骨干网络管理的功能、数据库规范和信令。P - NNI 协议可进行调整以支持移动性管理、呼叫连接重路由和呼叫建立重路由。 以下是固定 ATM LAN 的拓扑结构示意图： ```mermaid graph LR classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px; A(公共 ATM 交换机):::process --> B(用户终端 1):::process A --> C(用户终端 2):::proces ```