元智大學網路技術系 TN307 進階網路技術   指導教授 :王井煦

三年級 A 班 第四組成員 935606 吳朝元 935623 林運來 935626 林振全 935629 羅濟本 935632 鄭恒昌 935633 鍾嘉宏 935649 蕭遠訓

分組報告作業題目  何謂 ATM over ADSL ？

ADSL ADSL (Asymmetric Digital Subsciber Line) 即非對稱數位用戶線, 只要用上傳統的電話網絡(POTS) 就能夠用以提供寬頻服務. ADSL 的下載速度為 512Kbps 至 8Mbps, 而上傳方面速度為 16Kps 至 1Mbps. 由於傳統的電話線路是以模擬式進行, 而ADSL 就是以數碼方式將頻譜分開, 0-4KHz 用於語音傳送, 而25KHz 至1MHz 則用於數據傳送. ADSL 因而能夠利用 97% 未被使用的頻譜作為數據傳送的用途

ADSL 當初因為要在現有的用戶迴路上提供語音服務外，另外再提供隨選視訊的服務而提出的一種技術，因此，ADSL 系統是著重於利用電信公司現今擁有大量的用戶迴路（雙絞線）來當傳輸媒介，在這種架構下，電信公司只要提供較先進的調變技術方式，就能在大多數的地區同時提供傳統語音相關服務與多媒體的服務，然而銅線迴路最大的缺點在於傳輸衰減較大、串音嚴重，使得傳輸距離與傳輸速率需做些取捨。下表顯示出速率與傳輸距離 (於0.4mm 的迴路上)的關係。

傳輸速率 (M bps) 傳輸距離 (公里) 1.5 4.6 6.1 2.7 在早期 ADSL 的架構上，語音與高速的隨選視訊服務是以頻譜分離的方式來提供，在隨選視訊方面，雙向控制訊號僅利用 RS232 界面來傳送 9.6kbit/s 的速率，而下行為傳送 MPEG-1 的 1.5Mbit/s 左右的視訊，傳送的範圍約為傳統 ISDN 服務的範圍(T1.601)。

ATM over ADSL 在 Internet 盛行的今天，現今的 ADSL 除了可在傳輸環境較佳的情況下可有較快的傳輸速率(8Mbit/s以上)外，ATM 架在 ADSL 的傳輸方式變為一個現今寬頻網路的重要課題，以使其傳輸速度可隨著周遭環境的不同而有所改變，並藉由 ATM 的特性與各個 ISP (Internet Service Provider) 連接，並且提供各式 QoS (Quality of Service)的服務。

ADSL 的基本網路架構： 由於以 Ethernet/Fast Ethernet 為骨幹網路的ADSL 網路擴充性較差，只適合較小型的服務網路。因此目前大型的商用網路規劃，均以 ATM 為骨幹網路。

ATM 為骨幹網路的 ADSL 網路架構之演進 可區分為三個階段： (1) 以 ATM PVC 設定模式，建立區段虛擬電路，連接各個界接設備，其架構圖如下圖所示。 用戶終端 PC或 ATU-R 以 PPP 協定方式透過 DSLAM 或 ATM 骨幹網路連接 NSP 寬頻接取設備 (BAS)。

ADSL 以 ATM PVC 方式，提供與 ISP 網路連接型態

技術發展 (2) 運用 L2TP 接取集縮 (L2TP Access Aggregation (LAA)) 技術或 PPP Terminated Aggregation (PTA)技術，加入仲裁資訊控制閘(intermediate Data Gateway)面對不同服務提供者(Service Providers)，其架構圖如下頁圖示。

LAC 資訊控制閘網路架構型態

利用 “LAC 資訊控制閘” 銜接兩個網路平台 (異質或同質型網路)，以維持 PPP 終端對終端資料連線方式上，虛擬通路採用 PVC 與 Tunnel組合。在通訊協定上則為 PPP over ATM 與 L2TP，如上頁圖示。 而 PTA 架構則採用一個類似目前Remote Access Server的設備，稱之為Broadband Access Server，用來終結用戶的PPP sessions，再將其透過傳統的 IP 骨幹網路連接到各 ISP 去，如下頁圖所示。

PPP Terminated Aggregation 技術網路架構圖

(3) 以 ATM SVC 交換方式，提供網路連接。方法上有 VPTA (Virtual Path Tunneling Architecture)、界接交換 (Edge Switching) 等，其架構圖如下頁圖示。 VPTA 網路架構圖中可看出，在 DSLAM 與每個ISP 之間會建立一條 Virtual Path Tunnel，用戶透過 Q.2931 信號交換方式與 ISP 建立連結，而DSLAM 會終結這個 ATM 信號交換，再選擇一條到該 ISP 的 PVC 給用戶使用，並將用戶之資料透過此 PVC 傳送。

VPTA (Virtual Path Tunnelling Architecture) 網路架構型態

在此架構中，對每個用戶而言，都會有獨一無二的VPI，在 ATM access switch 則提供 Virtual UNI 介面與 DSLAM 連接，並終結所有用戶的 UNI 信號交換與 ILMI 協定。

ATM交換機以虛擬方式，處理用戶UNI 信號方式之網路架構

ATM Over ADSL 如何運作 目前電信營運商所提供的寬頻服務是建基於以 ATM (Asynchronous Transfer Mode) 為骨幹的 ADSL 網絡. 而 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line 非對稱數位用戶線路) 本身是一項建基於現有的兩芯銅線電話網路系統 (PSTN)上, 只要將現有的電話線路轉換成高速的數位線路即由類比式的傳送方法改為數碼式. 這樣就可以在享用高速下上傳頻寬的同時, 而又可以維持原有的電話通話線路. 不像 ISDN, ADSL 不需要更換在電話機樓內的大部份設備, 而僅需要在機樓內安裝一台ADSL Modem ATU-C, 在用戶端也必須安裝一台ADSL Modem ATU-R , 就已經完成了ADSL的架構

運作方式 (1) 透過 ATM PVC (Permanent Virtual Circuit) 及 PPP (Point-to-Point Protocol) 模式以建立一個虛擬電路與寬頻服務供應商連線 PPP 模式的ATM Over ADSL 會於每個用戶端的ATU-R 與電訊機房內的 DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) 之間採用 PPP Over ATM Over ADSL 的連線方式. DSLAM 與 BAS 則通過ATM 的方式相連.

在 DSLAM 與每個 ISP 之間會建立一條 Virtual Path Tunnel, 用戶透過 Q 在 DSLAM 與每個 ISP 之間會建立一條 Virtual Path Tunnel, 用戶透過 Q.2931 信號交換方式與ISP建立連結, 而 DSLAM 會終結這個 ATM 信號交換,再選擇一條到該 ISP 的 PVC 給用戶使用, 並將用戶之資料透過此PVC傳送. 至於用戶與 BAS 之間亦會透過 ATM PVC 的方式進行. BAS 會將 IP Packet 以 PPP 轉送至NSP. 通過 BAS 以取得用戶的登入指令以向 NSP 的 RADIUS Server 分配 IP Address 給每名用戶.

採用 PPP Over ATM 有很多優點包括: (a). 可以通過 NCP (Network Control Protocol)協定以進行 IP Address 的分配. (b). 可以通過 PAP (Point to Point Authentication Protocol) 及 CHAP (Challenge Authentication Protocol) 以進行用戶的登入程序認證. (c). 一般撥號服務供應商可以建基於現有的系統提供寬頻服務. (d) 可以同時支援多種通訊協定, 例如: IP, IPX 及Apple Talk 等.

(2) 再以 L2TP (Layer Two Tunneling Protocol)以銜接不同寬頻服務供應商 (Service Providers)之網路架構型態 由於 PPP 的缺點是本身沒有 IP Address 的分配機制, 所以於一個點與點的連線中只可以有一個 PPP 的連線. 因此要引入 L2TP 以達致於同一個邏輯信道上傳送多個PPP 的功能, 即多工匯集在單一 Tunnel 通路中. 而 Tunneling 就是指於一邏輯信道同時傳送多路用戶PPP 連接通路.

目前三種最常見的Tunneling 技術包括: PPTP(Point-to-Point Tunneling Protocol)、 L2F(Layer Two Forwarding) L2TP(Layer Two Tunneling Protocol). L2TP 則集合 PPTP 及 L2F 的功能.

L2TP 通過在 Tunnel 上的一端對每個對應的 PPP 連線分配一個號碼以對不同的 PPP 加以分區, 以於同一條邏輯信道上同時傳送多路用戶 PPP 連接通路. 因此能更有效的使用骨幹網路通路寬頻資源 . 而 LAC (L2PT Access Concentrator) 及LNS (L2PT Network Sever) 之間只會有一條邏輯信道. 因此於ATM 網絡之上, 一組 PPP 連線只需要分配一個 PVC.

(3) ATM SVC (switched virtual circuit) 的方式提供網路連線. 通過 ATM Access Switch 以虛擬方式(Virtual UNI)，處理用戶 UNI 信號方式之網路架構型態. 在此, 每個用戶會有獨一無二的VPI, ATM Access Switch 則提供一個 Virtual UNI 介面與 DSLAM連接, 並終結所有用戶的UNI信號交換與ILMI協定. 系統就會根據用戶的連線訊號, 以ATM SVC 的交換方式動態以建立一個用戶虛擬電路替代以ATM PVC 預先建立方式提供網路連接, 以便更有效使用寬頻網絡的資源

ATM Over ADSL 方式的好處 (1) ATM 可以根據ADSL 的速率以有效地分配資源 由於整個網絡以ATM 為本, 因此同一個ATM 網絡可將為不同的資料形態(語音、數據及視訊等)提供一個單一形式的交換傳送網路, 這種整合網路將可改善網路的效率與管理性. 以便於將ADSL 升級致VDSL (Very high Digital Subscriber Line)

(4) ATM 技術在傳送資料時, 先會將資料(包括語音、數據以及視訊) 切割成一個一個固定長度的封包(cell), 然後利用光纖傳送到目的地. 到達目的地之後,再重組回原來的資料. ATM 的封包是分成兩個部份: 標頭 (head) 及資訊欄(payload). 資訊欄部份是運載真正資料, 如語音、數據以及視訊資料,而標頭則是地址資料.