• 易迪拓培训,专注于微波、射频、天线设计工程师的培养
首页 > 无线通信 > 技术文章 > IP和ATM的融合_MPOA的研究与实现

IP和ATM的融合_MPOA的研究与实现

录入:edatop.com     点击:

妥艳君 康玉文

  摘要:介绍了IP与ATM的融合技术_ATM多协议技术(MPOA)的基本功能、系统组成及工作原理,在此基础上阐述了LANE、MPOA在ATM交换机上具体研究与实现,包括MPS、NPC、NHS、路由器以及LECS、LES、LEC的研究与实现。

  关键词:ATM多协议技术(MPOA) 局域网仿真(LANE)

  随着互连网在全球范围内的日前普及,多媒体IP业务对传输信道的要求越来越宽,对服务质量的要求越来越高,用宽带ATM网络承载IP业务成为重要的技术发展方向。TCP/IP协议为网络提供了最广泛的应用支持,而ATM技术则为共享媒体类型的网络数据传送能力低的问题提供了一个较好的解决方案,所以IP与ATM的融合已成为今后网络发展的必然趋势。IP与ATM的融合技术主要分为两类:重叠模型和集成模型。重叠模型有基于ATM的传统IP技术(CIPOA)、基于ATM的多协议技术(MPOA)。由于集成模型在标准的制定方面还处于完善阶段,所以我们在ATM交换机上前期实现了MPOA、LANE技术。

  1 MPOA的基本原理

  MPOA能支持多种网络协议,除支持IP协议之外,还支持所有可进行路由的协议,如IPX、APPLETALK等,它直接把网络层地址映射为ATM地址,它引入了虚拟路由器的概念,使主机间能建立直接的ATM虚电路,从而利用ATM网络为IP(或其它)用户提供高速直达数据链路,既可以充分利用ATM网络资源,发展ATM上的IP用户业务,又可以解决目前TCP/IP技术在路由器中遇到的瓶颈。MPOA系统是基于客户机/服务器体系结构的。其中,MPOA包括:MPOA客户机(MPC)和MPOA服务器(MPS)以及下一跳解析协议(NHRP),它们通过局域网仿真(LANE)相连。

  MPOA和LANE、NHRP结合在一起通过ATM网络提供第二层和第三层的集成,允许IP与其它协议在ATM上运行,且改变了由于网上的传输连接需要多个传统路由器逐段转发造成的瓶颈状态,使网上的传输连接只需经过一个跳频,实现了直通,避免了网中使用多个路由器带来的弊端,加快了传输速度。

  1.1 MPOA系统组成

  在ATM交换机上实现MPOA技术,需由MPOA边缘设备、MPOA路由服务器和仿真局域网ELAN三大部分完成。MPOA系统由MPC和MPS、传统路由功能、ELAN组成,MPS一般包含NHS。

  1.2 MPOA基本功能

  MPOA系统包含两个基本逻辑部件,即MPC和MPS。MPC的主要功能是建立和释放互连网间的直连通路,MPC具有网络层转发功能,但不具有网络层寻径功能。MPS的主要功能是为MPC提供数据包转发所需的信息,负责向MPC提供网络层最优路由信息。MPS中包含NHRP协议体制中的NHS。MPS与NHS和路由器完成MPC接入直连路由请求,并给出口MPC提供DLL封装信息,并将该封装信息存到该MPC之中。

  MPOA使用ATM模拟多协议路由器。多协议路由器的路由功能是通过运行RIP(路由信息协议)或OSPF(最短路径优先协议)而实现的。也就是说,在多协议路由器中应能实现传统路由器的路由功能。另外,此传统的路由器也应能完成TCP/IP协议、ARP协议、ICMP协议、UDP协议。

  MPOA设备采用的是标准的LANE连接,同一ELAN内的数据通信是直达的,而只有当不同ELAN间进行数据通信时方启动MPC、MPS等。LANE包括局域网仿真配置服务器(LECS)、局域网仿真服务器(LES)、局域网仿真客户机(LEC)。LECS负责保存仿真局域网中LEC以及MPOA的MPS和MPC的配置信息,并向新安装的LEC发送LES的ATM地址。每个管理域只有一个LECS,它为本域中的所有ELAN服务。LES提供MAC地址与ATM地址的映射功能。每个ELAN只有一个LES。每个LES用一个专用的ATM地址来标识。LEC是所仿真的局域网的客户机,它向现有的局域网提供媒体访问控制子层(MAC)的服务接口,代理原LAN的所有终端与ATM网络传送数据,完成地址解析,实现ELAN中的所有终端间的通信。每个LEC由一个唯一的ATM地址来标识,而且与一个或多个可通过该ATM地址到达的MAC地址相连。

  1.3 MPOA工作原理

  MPOA系统的过程包括MPC和MPS的配置过程;MPC和MPS的登记过程;MPOA地址解析过程;MPC和MPS建立和维护Cache的过程。另外MPOA地址解析过程还包括一般的地址解析过程;重发Retry机制;Keep-Alive机制。MPOA一般的地址解析过程概括如下:

  首先LEC分析收到的数据包为出子网的时,就送给I_MPC。I_MPC一收到数据包,就判断是否要为发送数据端和接收数据端建立一条直连通道,如需要,它就向I_MPS发送MPOA解析请求,请求解析接收数据端的ATM地址;I_MPS收到请求皇,把它转变为NHRP解析请求,发给NHS;NHS来寻路由,转发给适当的E_MPS;E_MPS根据情况把NHRP解析请求转变为MPOA Cache强置请求发给数据接收端相连的E_MPC(通过IP_ARP和LE_ARP找到E_MPC);E_MPC收到此请求后,把自己的ATM地址解析结束。发送数据端的I_MPC可以在它和接收数据端的E_MPC之间建立直连通道Shortcut,以后这两端的数据可在此直连通道上发送。

  2 MPOA的研究与实现

  MPOA软件主要遵循ATM Forum的《Multi-Protocol over ATM Version1.0》标准完成,主要分为四大部分软件来实现:MPOA客户(MPC)软件、MPOA服务器(MPS)软件、下一跳解析协议服务器(NHS)软件及路由器软件。

  LANE局域网仿真软件主要遵循ATM Forum的《LAN Emulation Over ATM Version1.0》标准完成,主要分为两部分软件来实现:局域网仿真客户(LEC)软件和局域网仿真服务器(LE Server)软件。

  MPS、NHS、路由器软件、LES、LECS软件运行于ATM交换机的主控板上,采用Vxworks实时多任务操作系统,编程采用SDL语言和C语言,软件编程工具采用SDT及VC++。MPC、LEC软件运行于ATM交换机的前端处理器上,自编调度程序,编程采用C语言。

  2.1 MPS功能研究与实现

  MPS的主要功能是为MPC提供数据包转发所需的信息,即MPS转换MPOA请求为NHRP请求,使得请求能使用NHRP协议经过网络到达目的点,负责向MPC提供网络层最优路由信息。MPS响应维护终端的命令实现了软件初始化、启动处理、删除处理等功能,和LANE共同完成了MPS配置、注册,和MPC共同实现了MPOA地址解析功能、MPOA的保持机制、MPOA的Keep alive机制和各种原因引起的Purge的处理。

  在SDT环境下,它包括MPS控制、人口MPS(IMPS)、出口MPS(EMPS)和Keep-Alive模块。另外实现MPS功能,它还必须包括控制管理模块、维护数据库模块及硬件接口驱动程序。控制管理模块完成消息的接收和分发,维护数据库模块完成MPOA及LANE静态数据的保存和维护。MPS完成的主要功能为:MPS配置功能;MPS注册功能;MPS的MPOA地址解析功能;Cache 管理;Keep-Alive机制;Retry重发机制。

  2.2 MPC功能研究与实现

  MPC的主要功能是建立和释放子网间的直连通路(Shortcut),MPC具有网络层数据传输功能,MPC响应维护终端的命令实现了软件初始化、启动处理、删除处理等功能,和LANE共同完成了MPC配置、注册,和MPS共同实现了MPOA地址解析功能、MPOA的保持机制、MPOA的Keep-Alive机制和各种原因引起的Purge的处理,同时MPC软件通过Cache管理机制、Retry机制实现了对直连通路(shortcut)的管理。

  MPC外部模块的接口包括MPC控制、入口MPC(IMPC)、出口MPC(EMPC)和Keep-Alive模块。另外还有OS调度程序和硬件接口驱动程序。MPC完成的主要功能为:MPC配置功能;MPC注册功能;MPC的MPOA地址解析功能;MPC的数据传输功能;Cache管理;Keep-Alive机制;Retry重发机制;Purge机制。

  2.3 NHS功能研究与实现

  NHS响应维护终端的命令实现了软件初始化、启动处理、删除处理等功能,NHS通过对路由器软件的一个函数的调用可以得到访问某个网段的下一跳路由IP地址,即和路由器共同完成对目的站的下一跳的IP地址及ATM地址的确定。NHS完成的主要功能为:NHS寻经功能;NHS解析功能。

  2.4 路由器功能研究与实现

  在MPOA系统中,路由器软件的主要功能是负责发出或响应IP_ARP请求,寻径与转发数据包,包就是传统路由器的功能。

  路由器软件是通过VxWorks操作系统和其应用组件RIP(Routing Information Protocol)来实现的。路由器软件包括IP、TCP、UDP、ARP、RARP、RIP几种协议软件包。它是一个虚拟路由器,它用软件模拟一个传统路由器,负责在不同子网之间转发数据。它通过PVC与LEC模块交换信息,并通过PVC与其它的路由器连接,负责ARP地址解析和数据转发。路由器软件模拟了传统路由器的端口_以太网接口,通过这些端口与LEC和其它路由器交换信息。

  2.5 LANE功能研究与实现

  本次开发的局域网仿真软件主要遵循ATM Forum 的《LAN Emulation Over ATM Version1.0》标准完成,同时为了支持ATM上的多协议传输(MPOA)业务,增加了部分《LAN Emulation Over ATM Version2-UNNI Specification》中的内容。主要分为两大部分软件来实现:局域网仿真客户(LEC)软件和局域网仿真服务器(LE Services)软件。局域网仿真服务器软件又分为:LECS软件、LES软件和BUS软件。LECS、LES、LEC、BUS均接收和响应维护终端的命令,对自身数据进行设置、更新、上报。

  LECS软件完成的功能为:负责各ELAN中LEC的初始配置,按照指定的分配策略将LEC分配到合适的ELAN中,负责维护其管理范围内所有ELAN的信息,此外,LECS需要为MPOA部件进行初始配置。

  LES软件完成的功能为:完成仿真局域网的控制、协调功能。记录加入到该仿真局域网的LEC的信息,提供MAC地址及其对应的ATM地址的注册及地址解析服务,维护该ELAN中的所有LEC的信息。

  BUS软件完成的功能为:实现数据广播、点到多点数据和未知目的的ATM地址的注册及未知目的ATM地址数据的传送功能。

  LEC软件完成的功能为:LEC模块和LANE Server模块共同完成局域网仿真功能,主要是完成局域网仿真功能,主要是完成LANE的配置、加入、本地MAC地址注册以及地址解析。LEC还为MPOA系统服务,主要包括对MPC模块的启动和删除,对MPC、MPS模块的配置参数传递,以及处理MPS模块的地址解析请求,LANE系统与MPOA系统之间的所有接口操作,最终目的是为了不同子网之间的数据通信,为高层应用软件提供一个MAC层的仿真以太网接口。

  3 结语

  ATM技术和IP技术均是当前通信领域中发展的热点,因此二者的结合也就成为今后发展的一个重要方向,MPOA技术为二者的结合提供了一个较理想的解决方案。因此对MPOA系统的研究具有比较重要的现实意义。目前,我们开发的具有MPOA、LANE系统软件的ATM交换机已经通过系统测试,并联网使用。

摘自《无线电通信技术》2002.1

上一篇:如何防止宽带网络IP地址被盗用
下一篇:IP+Optical全光网络网管平台--UCP

手机天线设计培训教程详情>>

手机天线设计培训教程 国内最全面、系统、专业的手机天线设计培训课程,没有之一;是您学习手机天线设计的最佳选择...【More..

射频和天线工程师培训课程详情>>

  网站地图