目前的全球因特网所采用的协议族是TCP/IP协议族。IP是TCP/IP协议族中网络层的协议，是TCP/IP协议族的核心协议。目前IP协议的版本号是4(简称为IPv4，v，version版本)，它的下一个版本就是IPv6。IPv6正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4。 IPv4(Internet Protocol version 4) IPv4，是互联网协议（Internet Protocol，IP）的第四版，也是第一个被广泛使用，构成现今互联网技术的基石的协议。Ipv4可以运行在各种各样的底层网络上，比如端对端的串行数据链路(PPP协议和SLIP协议) ，卫星链路等等。局域网中最常用的是以太网（Ether)。 Internet依靠TCP／IP协议，在全球范围内实现不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统的互联。在Internet上，每一个节点都依靠惟一的IP地址互相区分和相互联系。每个 IP地址都包含两部分网络ID和主机ID。网络ID标识在同一个物理网络上的所有宿主机，主机ID标识该物理网络上的每一个宿主机，于是整个Internet上的每台计算机都依靠各自惟一的IP地址来标识。IP地址构成了整个Internet的基础，从网络的层次结构考虑，一个IP地址必须指明两点：
1.属于哪个网络
2.是这个网络中的哪台主机
于是，IP地址的格式为：网络号、主机号。 一.IP地址的类型及其表示
目前因特网使用的地址都是IPv4地址，32比特，通常用4个点分十进制数表示，如：202.112.14.1。它主要由两部分组成：一部分是用于标识所属网络的网络地址；另一部分是用于标识给定网络上的某个特定的主机的主机地址。为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP的设计者将IP地址空间划分为几个不同的地址类别，地址类别的划分就针对于不同大小规模的网络。
A类网：网络号为1个字节，定义最高比特为0，余下7比特为网络号，主机号则有24比特编址。用于超大型的网络，每个网络有16777216(224)台主机(边缘号码如全“0”或全“1”的主机有特殊含义，这里没有考虑)。全世界总共有128(27)个A类网络，早已被瓜分完了。
B类网：网络号为2字节，定义最高比特为10，余下14比特为网络号，主机号则可有16比特编址。B类网是中型规模的网络，总共有16384(214)个网络，每个网络有65536(216)台主机(也忽略边缘号码)。
C类网：网络号为3字节，定义最高三比特为110，余下21比特为网络号，主机号仅有8比特编址。C类地址适用的就是较小规模的网络了，总共有2097152(221)个网络号码，每个网络有256(28)台主机(忽略边缘号码)。
D类网：不分网络号和主机号，定义最高四比特为1110，表示一个多播地址，即多目的地传输，可用来识别一组主机。
如何识别一个IP地址的属性？只须从点分法的最左一个十进制数就可以判断其归属。例如，1～126属A类地址，128～191属B类地址，192～223属C类地址，224～239属D类地址。除了以上四类地址外，还有E类地址，但暂未使用。
对于因特网IP地址中有特定的专用地址不作分配：
(1)主机地址全为“0”。不论哪一类网络，主机地址全为“0”表示指向本网，常用在路由表中。
(2)主机地址全为“1”。主机地址全为“1”表示广播地址，向特定的所在网上的所有主机发送数据报。
(3)四字节32比特全为“1”。若IP地址4字节32比特全为“1”，表示仅在本网内进行广播发送。
(4)网络号127。TCP／IP协议规定网络号127不可用于任何网络。其中有一个特别地址：127.0.0.1称之为回送地址(Loopback)，它将信息通过自身的接口发送后返回，可用来测试端口状态。 二.IP地址与路由的关系
为了提高IP地址使用效率及路由效率，在基础的IP地址分类上对IP编址进行了相应改进。
1.子网编址
一般地，32位的IP地址被分为两部分，即网络号和主机号。为提高IP地址的使用效率，子网编址的思想是将主机号部分进一步划分为子网号和主机号，即这种模式：网络号子网号主机号。
在原来的IP地址模式中，网络号部分就标识一个独立的物理网络引入子网模式后，网络号部分加上子网号才能全局惟一地标识一个物理网络。子网编址使得IP地址具有一定的内部层次结构，这种层次结构便于IP地址分配和管理。它的使用关键在于选择合适的层次结构——如何既能适应各种现实的物理网络规模，又能充分地利用IP地址空间即从何处分隔子网号和主机号 。
2.子网路由
在子网编址模式下，仅凭地址类别提取地址的网络号和主机号将是不正确的，而必须在路由表的每一个表目中加入子网掩码，于是子网编址模式下的路由表条目变为：｛目的网络地址，子网掩码，下一路由器地址｝，这样可以用子网掩码的设置来区分不同的情况，使路由算法更为简单。子网号的位数是可变的，为了反映有多少位用于子网号，采用子网掩码来区分。二进制表示的掩码是一系列连续的“1”，紧跟着一系列连续的“0”。为“1”的部分代表网络号码，而为“0”的部分代表主机号码。大家以10.0.0.1为例，网络掩码255.0.0.0，这样就把IP地址分成了网络部分10和主机部分0.0.1。于是，每个A、B和C类地址都有一个自然掩码，它是由每类地址的网络和主机部分的确切定义产生的掩码。可以根据掩码和IP地址计算出子网：子网号＝子网掩码与IP地址做逻辑“与”运算的结果。
3.VLSM可变长子网掩码
VLSM(Variable Length Subnet Mask可变长子网掩码)，这是一种产生不同大小子网的网络分配机制，指一个网络可以配置不同的掩码。开发可变长度子网掩码的想法就是在每个子网上保留足够的主机数的同时，把一个网分成多个子网时有更大的灵活性。如果没有VLSM，一个子网掩码只能提供给一个网络。这样就限制了要求的子网数上的主机数。
VLSM技术对高效分配IP地址(较少浪费)以及减少路由表大小都起到非常重要的作用。但是需要注意的是使用VLSM时，所采用的路由协议必须能够支撑它，这些路由协议包括RIP2，OSPF，EIGRP和BGP。
4.CIDR无类别编址
1992年引入了CIDR，它意味着在路由表层次的网络地址“类”的概念已经被取消，代之以“网络前缀”的概念。Internet中的CIDRClassless Inter-Domain Routing无类别域间路由 的基本思想是取消地址的分类结构，取而代之的是允许以可变长分界的方式分配网络数。它支撑路由聚合，可限制Internet主干路由器中必要路由信息的增长。IP地址中A类已经分配完毕，B类也已经差不多了剩下的C类地址已经成为大家瓜分的目标。显然对于一个国家、地区、组织来说分配到的地址最好是连续的那么如何来保证这一点呢？于是提出了CIDR的概念。CIDR是Classless Inter Domain Routing的缩写意为无类别的域间路由。“无类别”的意思是现在的选路决策是基于整个32位IP地址的掩码操作。而不管其IP地址是A类、B类或是C类，都没有什么区别。它的思想是：把许多C类地址合起来作B类地址分配。采用这种分配多个IP地址的方式，使其能够将路由表中的许多表项归并summarization（汇总）成更少的数目。
5.专用地址和网络地址的转换(NAT)
为了减慢IP地址分配的进程，鉴别不同的通需要，并有根据地分配IP地址是很重要的。大多数组织的连通需要可以分为以下类别：全球连通性和专用连通性(总体的或局部的)。
1 全球连通性。
全球连通性意味着组织内部的主机既能连通内部主机又能连通因特网主机。在这种情况下，主机必须配置组织内和组织外都可识别的全球惟一的IP地址，要求全球连通性的组织必须向其服务提供者申请IP地址。
2专用连通性。
专用连通性意味着组织内部主机只能连通内部主机，不能连通因特网主机。专用主机需要一个组织内部惟一的IP地址，但没有必要在组织外也是惟一的。对于这种连通性，IANA为所谓的“专用因特网”保留了下列三块IP地址空间：
10.0.0.0到10.255.255.255(一个单独A类网络号码)
172.16.0.0到172.31.255.255(16个相邻的B类网络号)
192.168.0.0到192.168.255.255(256个相邻的C类网络号)
企业可以不经IANA或因特网登记处的允许就从上述范围内选择自己的地址。取得专用IP地址的主机能和组织内部任何其他主机连接，但是如果不经过一个代理网关就不能和组织外的主机连接。这是因为离开企业的IP数据包将有一个源IP地址，它在企业外会被混淆，于是外部主机难以回答。因为多个建立专用网络的企业可以使用相同的IP地址，于是就可以少分配一些全球惟一的IP地址。
3 网络地址转换器(NAT)
地址转换，即NAT功能，就是指在一个组织网络内部，根据需要可以使用私有的IP地址(不需要经过申请)，在组织内部，各计算机间通过私有IP地址进行通讯，而当组织内部的计算机要与外部internet网络进行通讯时，具有NAT功能的设备负责将其私有IP地址转换为公有IP地址，即用该组织申请的合法IP地址进行通信。简单地说，NAT就是通过某种方式将IP地址进行转换。Cisco系统提出了这个办法，作为运行在其路由器上的Cisco互连网络操作系统(ISO)TMApp的一部分。 NAT设置可以分为静态地址转换、动态地址转换、复用动态地址转换。
静态地址转换将内部本地地址与内部合法地址进行一对一的转换，且需要指定和哪个合法地址进行转换。如果内部网络有E-mail服务器或FTP服务器等可以为外部用户共用的服务，这些服务器的IP地址必须采用静态地址转换，以便外部用户可以使用这些服务。
动态地址转换也是将本地地址与内部合法地址一对一的转换，但是是从内部合法地址池中动态地选择一个末使用的地址对内部本地地址进行转换。
复用动态地址转换首先是一种动态地址转换，但是它可以允许多个内部本地地址共用一个内部合法地址。只申请到少量IP地址但却经常同时有多于合法地址个数的用户上外部网络的情况，这种转换极为有用。
TDM是时分复用模式。时分复用是指一种通过不同信道或时隙中的交叉位脉冲，同时在同一个通信媒体上传输多个数字化数据、语音和视频信号等的技术。每一个时隙的速率为一个标准的PCM（Pulse-Code-Modulation）话路64Kbps。每通道时隙的重复频率为Ts=8KHz，即帧周期为125us。
在IP网上实现TDM业务的传输
随着数据业务的快速增长，以IP技术构建新的传输网正在被电信运营商们所采用。如何实现传统的TDM业务在IP网络上的传输是摆在电信运营商和设备制造商面前的一个迫切的问题。下面论述了TDMoverIP技术出现的背景及其在实现过程中所需注意的几个问题以及解决方案。
1、引言
传统电信城域网采用SDH系统以TDM方式提供传输服务，主要向用户提供语音服务，这种方式虽然可以提供高可靠的服务，但其成本高、价格昂贵、带宽有限、敷设周期长。目前，数据业务已远远超过语音业务成为网络上传送的主要业务，数据和语音业务的传送几乎都是通过TDM电路交换网实现的，这种以SDH为主的网络架构已远远不能满足当前城域网建设的需求。随着全球范围内数据流量的激增以及未来网络中IP技术的无处不在，IP技术在新的网络建设中的主导地位已越来越清晰。而以太网技术由于其具有高带宽、低成本的特点，能够融合语音、视频及数据通信，特别是采用吉位以太网和万兆以太网直接在裸光纤或波分复用(CWDM)光纤网上架构成宽带IP城域网已成为当前电信城域网的主流建设思路。
IP业务的飞速发展给当前城域网的建设提出了诸多新课题，一方面电信运营商目前的主要收入还是来源于语音和租用线路等基础电信业务，另一方面必须应对数据业务的高速增长。数据业务的高速发展迫使电信运营商们开始在原有的网络基础结构之上构筑IP网络，但这只能是权宜之计。最终，运营商不可能同时维护语音和数据通信这两种完全不同的网络，因为每个网络都需要完全不同的硬件设备、各自的运行支撑人员和不同的网管系统，无论从建网成本还是从运营成本而言均是运营商无法承受的。很显然，前进之路就是融合成一个单一的PSN网络。
由于TDM业务已有很长的应用历史，众多的基于E1的语音交换设备、DDN传输设备的存在要求设备开发商在开发高速数据传输设备的同时要兼顾原来的TDM设备，城域以太网不可能覆盖到TDM技术所能延伸到的所有区域。分组网是为了传输数据业务而设计的，如果城域网采用分组网络的建设方案，就必须考虑TDM业务在分组网上的传输问题，以太城域网提供商要想成为一个全业务的服务提供商就必须在考虑新业务需求的同时也要考虑那些觉得还没有理由要放弃高质量、可靠的TDM业务的用户。所以，如何通过分组网络传送TDM业务成为城域网设备开发商和接入网设备开发商关注的焦点。
TDMoverIP正是在这种背景下出现的一种新技术，解决了TDM业务在PSN网络上的传输问题。为原有的TDM网络向全业务IP网络的演进提供了一种可行的技术支撑。
2、TDMoverIP的概念
TDMoverIP的基本原理就是在分组交换网络上建立一个“隧道”，通过这种通道将成帧或非成帧的TDM数据不做任何说明和翻译，封装成IP数据包，通过PSN网络透传到对端，实现TDM业务(如E1或T11在包交换网络中的透明传送，在目的端将收到的数据包打开并恢复出原始的TDM数据流，从而使网络另一端的TDM设备不必关心其所连接的网络是否是一个TDM网络。分组交换网络被用来仿真TDM电路的行为，故而称为“电路仿真(CES)”。CES指的主要也是TDM业务如E1/T1，E3/DS3或是STM-1等在非TDM网络上的传送，所以为了更清楚表达其含义，大家用TDMoverIP来代替CESOP。
电路仿真要求在分组交换网络的两端都要有交互连接功能(IWF)设备。在分组交换网络入口处，交互连接设备将TDM数据转换成一系列分组，而在分组交换网络出口处则利用这一系列分组再重新生成TDM电路。有两种基本方法来实现这种交互功能模块，包括结构化仿真和非结构化仿真。
结构化方法使用了TDM电路中所固有的时隙结构。首先将帧结构(如DS1中的F位或E1中的TS0时隙)从数据流中提取出来，然后按顺序将每个时隙加入到分组的有效载荷内，后面跟着下一帧的同一时隙，如此反复。有效载荷全部填满后，再加上一个分组头，该分组就被发送到分组交换网络中。有效载荷一般包含大约八帧TDM数据(对于E1电路而言即有256个八位位元)。在分组网络的出口处，TDM数据流被重新产生，并使用新的帧结构。
非结构化的传输方式忽略TDM电路中可能存在的任何结构，将数据看作给定数据速率的纯位流。从TDM位流中按顺序截取一系列八位位元来构成分组的有效载荷，而不考虑帧定位比特的位置和数据流中的通道。因此。构成每个分组有效载荷的八位位组的数量是随机的。一般选取有效载荷的长度使分组构成时间在1ms左右，对于E1电路，该长度为256个八位位元。这样，TDM业务中的信令被透明传输，无须任何的信令协议转换设备就可以实现与任何类型的TDM业务的互联。
3、分组网络需要考虑的特性
TDM电路采用时分复用技术，有严格的系统同步和时钟要求，传送恒定比特率同步业务，而包交换网络是基于统计复用的分组交换技术，接收与发送端没有严格的同步要求，链路中不具备有效的定时传送机制，无法直接通过简单的码速时钟恢复方式在接收端重建TDM码流定时信息，二者之间具有完全不同的特性。所以，当大家采用分组网络来传输TDM业务时，分组网络必须考虑的基本特性有分组化、分组丢失、重新排序、时延及包与包之间的时延差异以及时钟恢复和同步。
分组丢失会在TDM数据流中造成一个短时间的中断，因此必须采取一定弥补措施，否则仿真系统的端到端延迟将会改变。正常情况下，TDMoverIP交互连接功能会在输出的TDM流中插入与丢失数据长度相等的数据。这种插入数据的内容是随机的，且为适应不同应用而有所不同。例如，如果仿真电路传送的是语音业务，就会使用插值方法来预测该时隙的内容。但是，如果电路传送的是数据，那么插值方法无效，此时使用一个固定数值即可。
对包交换网络，有时分组需要在网络接收端进行重新排序。例如，如果一些分组在网络中通过一条较快的路径，它们就会比那些先传送的分组先到达目标设备。TDMoverIP交互功能必须能够在重新生成TDM数据流之前，将分组按正确顺序进行排序。对于一些性能较好的网络，网络传输质量好，负载轻，这样的网络可以根据包到达的顺序进行重组，这样可以减小包处理的时延，发送端就无须为所发送的数据包加上一个序列号。而对于负载较重或是有多条传送路径的网络，为防止接收端收到的数据包因网络传输时延的不同而打乱原发送次序，就需要在必送端为每一个相关数据包加上一个序列号，同时在接收端要有较大的数据包缓冲能力，允许一定量的数据包的暂存和排序。
即使所有分组都通过网络的同一路径进行传送，由于包交换网络如以太网采用共享信道，支撑存储转发，数据包的传输延时无法控制，具有很大的随机性，造成包与包之间的传输时延差(PDV)，在它们到达网络出口处的交互功能模块时仍然可能会有一些时间偏差。这种随机性反映在TDM数据的发送过程中，实际引入的瞬时抖动会远远超过正常TDM线路抖动容限，称之为“分组抖动”。由于TDM电路具有恒定不变的位速率，因此必须将较快到达的分组在输出之前进行缓存，这样就可以补偿与其它较慢分组之间的延时差。
如果作为IP包传输平台的物理层链路是无线等带宽资源相对短缺的链路或是负载较重的链路，就需要通过对信道上其它数据业务进行流量控制以保证TDM业务带宽，可以通过建立带宽动态分配机制，在优先保证TDM数据通过的前提下，通过相关算法动态地将剩余带宽分配给其它数据业务。如果包交换网络支撑数据包的QoS功能，就可以保证TDM业务在包交换网络上的传输。
4、TDMoverIP与VoIP的区别
提到TDM业务在IP网络上的传送，大家不约而同会想到VoIP技术。目前，VoIP是在包交换网络上传送语音业务的一种比较流行的方案，在完成数据通信的同时，能够以相对较为低廉的价格传送语音业务。VoIP使用网关来终结PSTN信令和语音业务，网关对单一话音连接通道进行处理，并由远端的网关将语音和信令数据包转换为TDM电路每时隙的数据。VoIP适合通过IP网络实现语音业务的传输，而TDMoverIP则可用于不同的服务，而不仅是语音业务。如果要通过PSN网络实现多种服务的接入，TDMoverIP会有更大的吸引力。
从二者实现的可行性上比较可以得知，相比VoIP，TDMoverIP更简单。VoIP在每一个IWF处终结了PSTN的信令，需要在两个IWF之间实现相应的呼叫建立，信令部分和呼叫处理功能如H.323和SIP这样的信令的处理是必不可少的。而对于TDMoverIP而言，无须在它的IWF处终结PSTN信令，而是使用“隧道”透明传输CAS或CCS等信令，PSTN的呼叫控制仍由原有的TDM设备完成，无须复杂的协议栈。同时，VoIP必须实现对语音的压缩和处理、AEC(回波抵消)、信号音的检测和产生、VAD(语音活动检测)、CNG(舒适音产生)和静音检测等相应功能，实现的复杂度远大于TDMoverIP技术。
TDMoverIP是VoIP最具竞争力的替代方案。通过分析可以得出，TDMoverIP成本低、复杂度低、易于实现，有效保护运营商和用户的已有投资，支撑在更多分组网络上的更广泛的应用，不仅可以提供语音业务，同时还可提供其它的TDM接入，能够向最终用户提供高QoS的业务。而VoIP与传统的TDM电话网络比较，IP网络传输的低廉成本是它的最大优势，但添置或改造专用终端以及各种网络和网关设备，使得建设前期需要较大的固定投资。在现阶段，大部分用户均已安装了运行可靠的传统PBX系统，如果要求现有用户安装全新的系统以迁移到综合网络上会带来较高的投资风险。在短期内，用户不可能，也无必要将长期以来基于TDM技术发展起来的各种终端全部改造成基于IP的新型终端。但如果用户同时想利用IP网络替换原有的TDM传输网，此时TDMoverIP技术将是它们不二的选择。
5、TDMoverIP在宽带网建设中的作用
TDMoverIP技术的主要优点是它能够通过一个分组网络将多条TDM中继从一个位置传送到另一个位置。继续支撑客户的TDM业务。TDM作为一种应用历史悠久的一项技术，至今在网络中仍占有极其重要的地位，特别是建设周期最长、投资最大、设备数量及种类最多的接入网层，是不可能短时间内改变这种局面的。而同时由于以太网技术的迅速发展和数据业务的高速发展。有必要将两种技术有机地结合起来。
TDMoverIP技术的最简单的应用是为现有的TDM设备提供分组互联，从而在IP/MPLS/以太网上实现传统通信业务，使得运营商能够延长已有设备的生命周期，从中多赚几年利润；对原有设备进行改进，使其支撑新业务，而不是推倒重来，重建新网络，这正是电信运营商们如今努力寻找的东西。
无线数据网，如WiFi和WiMAX，将会在宽带网络建设中占有重要的一席之地，与TDMoverIP技术相结合，可以为用户提供一种低成本、近距离的无线E1/T1传输方案，WiMAX则可用于更长的距离。以太网无源光纤网络(EPON)系统把以太网作为传输网络融合以太网和TDMoverIP两种技术，从而通过EPON高效地传送E1/T1等电信业务。
旧有的电信业务运营商在新建网络时要在兼顾原有的TDM业务的同时，重点考虑数据业务的高速接入。通过采用TDMoverIP技术，可以使之能够将TDM网络与分组交换网络有机融合，降低基础设施的投入。新兴的运营商在为客户提供宽带数据业务接入的同时，利用TDMoverIP技术可同时向原有的TDM业务用户提供E1/T1或是E3/T3等传统的租用线路业务，从而有效扩展其市场的占有份额。从目前电信业的发展趋势可以看出，拥有窄带接入网绝对优势的中国电信和中国网通传统资源优势日趋弱化，国内电信业进入重新洗牌格局，宽带接入网市场份额意味着未来电信市场的占有率。所以，当前各运营企业重点都是要建设一个集语音和数据、视像为一体的宽带信息传输网，在此背景下TDMoverIP技术将在宽带网络的建设过程中占有重要的一席之地。
6、结束语
TDMoverIP作为一种新兴的传输技术，使大家在建设高速城域数据网接入的同时，可以充分利用旧有的TDM设备和现有的电路交换资源。向用户提供更好的语音和数据业务，解决了现有TDM终端设备与数据网络的无缝连接问题。有关TDMoverIP技术的标准化工作已在有条不紊地展开。ITUY.1413是ITU关于在MPLS网络上实现TDM的建议。IETF(Internet工程任务组)、MPLS(多协议标记交换)和帧中继联盟以及城域以太网论坛(MEFForum)也都在积极开展TDMoverIP标准化工作，标准的制定解决了不同设备制造商之间的互联互通问题。随着相关技术和接入网络的建设，TDMoverIP方案会被越来越多的运营商采用。
IP over ATM的基本原理和工作方式为：将IP数据包在ATM层全部封装为ATM信元，以ATM信元形式在信道中传输。当网络中的交换机接收到一个IP数据包时，它首先根据IP数据包的IP地址通过某种机制进行路由地址处理，按路由转发。随后，按已计算的路由在ATM网上建立虚电路（VC）。以后的IP数据包将在此虚电路VC上以直通（Cut－Through）方式传输而下再经过路由器，从而有效地解决了IP的路由器的瓶颈问题，并将IP包的转发速度提高到交换速度。
用ATM来支撑IP业务有2个必须解决的问题：其一是ATM的通信方式是面向连接的，而IP是不面向连接的，要在一个面向连接的网上承载一个不面向连接的业务，有很多问题需要解决。其二是ATM是以ATM地址寻址的，IP通信是以IP地址来寻址的，在IP网上端到端是以IP寻址的，而传送IP包的承载网（ATM网）是以ATM地址来寻址的，IP地址和ATM地址之间的映射是一个很大的难题。
用ATM来承载IP业务，从目前来看又有相当的前景，因而在这方面提出了许多解决方案，从大类来说，可以分为两类：一类为迭加模式，另一类为集成模式。
迭加模式指的是IP网的寻址是迭加在ATM寻址的基础上的，通俗一点说在迭加模式中ATM的寻址方式是不变的，IP地址在边缘设备中映射成ATM地址，IP包据此传向另一端边缘设备。迭加模式的最大特点是在ATM网中不论是用户网络信令还是网络网络间信令均不变，对ATM网来说IP业务只是它承载的业务之一，ATM的其它功能照样存在不受影响。
集成模式指的是IP网设备和ATM网设备已集成在一起了。在集成模式中，ATM网的寻址已不再是独立的，ATM网中的寻址将要受到IP网设备的干预。在集成模式下，IP网的设备和ATM网设备是集成在一起的，IP网的控制设备一般可称为IPC，它具有传统路由器的功能，能完成IP网的路由功能，并具有控制建立ATM虚通路的能力。ATM交换设备一般仍为普通ATM交换机，但它也有十分重大的改变，最大的变化在信令（UNI和NNI），它们之间的信令已不再是ATM Forum或ITU-T的信令，而是一套特别的控制方式。其目的在于能快速建立连接，以满足无连接IP业务快速切换的要求。
两种方法来支撑IP over ATM
迭加模式和集成模式的分类法是按ATM信令来分类的。不能反映网络的整体性能。从网络整体的性能角度出发来考虑，ATM可以有两种方法来支撑IP over ATM。
（1） ATM作为链路。
使用ATM的永久性虚通路将地域上分离的路由器连接起来，在这里ATM的永久性虚通路取代了传统的专线，这种工作方式即为ATM作为链路来承载IP业务。在这种工作方式中，ATM只是作为链路将若干路由器连起来，它不参与IP网的寻径功能。因而这种IP网其本质上仍是一个路由器网，它不改变IP网的整体性能只是提高了某些部分的传输速率而已。
（2） ATM作为网络。
另一种方法是ATM网以网络形式来支撑IP over ATM。在这种场合， ATM参与了IP网的寻径功能，由于ATM的寻径及其它指标均要优于普通路由器，因而以网络形式来支撑IP网（IP over ATM），可以在网络性能方面提高IP网的性能，不仅提高了传输速率也缩短了传输时延，以网络形式来支撑IP网（IP over ATM）的最合理算法是MPLS。
IP Over ATM在以下几个方面的主要特点：
1.带宽管理
ATM具有管理分配给每个信息流（VCC）的全套带宽管理功能，它根据所要求的QoS分配相应的带宽给这些VCC。因为信元交换的特性，ATM允许多信息流共享链路，并且保证一定的带宽给每一信息流以满足其QoS。
2.服务质量QoS
服务质量有关的参数有端到端的时延，时延抖动、丢弃率和吞吐量。ATM提供了丰富的QoS参数，可以对每个VCC提供协商。智能的排队和调度机制使得协商后的QoS参数得到保证。ATM提供不同的服务类型以与不同要求的就用相协调，比如QoS要求高的应用可用CBR、VBR业务，而对QoS要求相对低的应用，可以采用ABR和UBR业务，这些ATM的属性使得可以容易地在IP级提供QoS，具有一定的QoS的信息流可以映射到具有相应QoS的VCC，例如话音流映射到CBR或VBR连接，而文件传输可以映射ABR连接。
尽管ATM提供了丰富的QoS参数，但基于QoS的服务仅限于连接的路由器之间的ATM链路上。为提供端到端的QoS IP，路由器必须提供智能的排队和调度机制。因此，当IP网叠加于ATM网之上时，虽然实际的通信发生在ATM网上的交换机之间，但对于路由器而言，都是把ATM连接视为类似与PPP的点到点的链路。
3.寻址和路由
ATM被定义为完整的网络技术，具有端系统寻址和路由连接的巨大功能，ATM网络可以跨越地理区域，不管路由器的位置如何，可以为它们提供广泛的连接机制。 当运行IP over ATM时，需要把IP地址翻译在相应的ATM地址，才能实现路由，这增加了协议的复杂性，而地址翻译所需的流量又额外地增加了网络的开销。
4. 网络可扩展性
在IP over ATM中，由于使用SVC，ATM可以提供任何路由器间连接而不需要全网状网，甚至ATM链路故障时，动态的SVC路由可以找到迂回路由以保证任何两个路由器的连接。另一优点是通过一个ATM接口可以实现与多个路由器互连，从而可以实现更加灵活的网络工程，具有较强的扩展性，其可以在不同的链路上路由SVC，并且可以利用同一ATM链路把一台路由器连接到不同的多个信宿。
5. 流量控制
ATM使用连接接纳控制（CAC），流量整形以及用法参数控制（UPC）或策略来确保信息流遵守流量合同，超过部分将被打上标记，在网络过载时将被丢弃，通过带标记的包或丢弃的包，终端用户将得到拥塞信息。ATM信元级的丢弃和TCP包的丢弃的互操作性很差，为消除这一现象，业界已推出多种技术如部分包丢弃（PPD）、早期包丢弃（EPD）等，以使ATM识别包（AAL帧）边界，以便在网络过载时丢弃整个包而不是ATM信元。
ATM论坛又定义了ABR业务，它提供显式的反馈流控，用允许速率来指示用户可以向网络发送的速率，这个速率将随着网络负荷的改变而改变，允许用户接入有效的带宽而不致于网络过载。在理想状态，ABR业务将消除信元丢弃率，而把网络拥塞条件推出ATM网络边缘，这同时要求路由器能缓存更多的包以适应ATM网所允许的接入速率的变化。
6.多协议封装
ATM提供两个机制以便使多协议共享同一ATM链路。一个VCC复用，分配每一个协议以一个单独的VCC，ATM层复用和解复用VCC，用户不需要添加任何的其他的封装头以区分不同的协议。另一个机制是LLC复用，允许多个协议复用同一VCC，它添加8字节的封装头到每一个封包以标识其属于哪个协议，这种复用技术可用
于VCC数量受限和需要多协议共享VCC的应用场合。
7.容错性
ATM具有从错误链路中恢复并倒换到备份路由的功能，其使用动态路由协议PNNI信令，PNNI具有连接建立初始化时的重路由能力及当网络故障时对已建立的连接的重路由能力，在ATM层提供错误恢复功能。
综上，在需灵活的带宽管理、QoS和网络工程的场合中，IP over ATM是最好的解决方案。
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发表于 2010-4-29 16:42:02