基于ATM的分布式多媒体网络试验平台（2）

　　随着 ATM网络容量与速度的提高以及多媒体终端性能的增强，越来越多的分布式多媒体应用，诸如计算机支持的协同工作（CSCW）、分布虚拟现实等正向高目标、高性能发展。

　　过去借助于计算机局域网（如以大网）和Internet可以实现文件传递等异步的终端交互，但却难以做到实时、高带宽和保证服务质量（QoS）的多媒体协作。现在只要借助于ATM就可以实现上述目标。当然，我们还需要在网络层以上针对实时多媒体应用的特点开展相应的研究。我们在国家211程建设、国家自然科学基金以及863高技术计划课题等项目支持下，构建了一个基于ATM的分布式多媒体网络试验环境，并在该环境上开展了一定的研究工作。二基于ATM的分布式多媒体网络试验平台 这是一个为分布式多媒体应用所建的高性能的网络试验床，它是异构的、实时的、高带宽的、能满足多媒体QoS要求且能进行远程网络试验的系统。

　　该网络的异构性体现在以下方面。

　　1．底层传输网络是异构的 包括：ATM物理传送与交换网、10／00Mb／S的共享式以大网、10／100Mb／S的交换式以大网。 ATM交换机采用XYLAN OMNI9WX多协议交换机，可接入STM－1速率（155.52Mb／s）的ATM UNI接口、10／100Mb／S以大网接口和25Mb／S ATM UNI接口，以及帧中继（Frame Reay）接口等。Pissza 10E是一个 ATM接入集中器，它把若干（12口）的 10Mb／S以大网经上连端口（155Mb／S ATM UNI接口）连到ATM交换机。同时，实验环境中还采用了Intel公司的10／100 Mb／s共享式以大网集中器和10／100Mb／S以大网交换机。

　　2．终端设备是异构的 包括：客户端的Sun Ultra系列多媒体工作站、SGI系列多媒体工作站、PC微机多媒体工作站；服务器端的SunMeda SPARC VOD服务器、 SGI Origin 200通用媒体服务器、SGI O2 Web服务器。每台用户机或服务器都同时配备有 ATM接口和10／100Mb／S以大网接口，可以同时进入不同的物理试验网络。

　　3．操作系统的异构性 即试验网络运行多种不同的操作系统，包括Sun工作站／服务器上的Saoris操作系统、 SGI工作站／服务器上的IRIX操作系统、微机上的Windows NT／98操作系统。

　　4．多种网络协议 即试验网可运行多种不同的网络协议；包括：ATM多种用户接口信令，如ATM UNI、专用ATM UNI、IISP（临时交换机间协议）、PNNI信令等；TCP/IP、UDP/IP协议及RTP协议等； CIPOA、LANE以及MPOA协议等。 网络环境中可以开展各种各样的分布式多媒体应用试验，包括同步与异步方式相结合的CSCW、混合网络VOD、IOD等。整个试验网络采用一体化集成网管（Sun Net Manager）。

　　三CSCW组通信

　　1．协议模型 CSCW是分布式多媒体应用的典型举例之一。CSCW具有群体性、多媒体实时交互、协同作业以及强动态性等特点，因而对计算机网络和通信技术都提出很高的要求，需要从系统体系结构、网络支撑环境、通信协议和资源管理等多个方面进行研究才能实现高性能的CS CW应用。CSCW组通信的协议模型描述了在IP／ATM混合网络下 CSCW组通信应用采用的各种协议以及它们之间的关系。传输数据分为数据信息和控制信息两种。数据信息包括现频、音频和文本等多媒体数据流以及其他类型的一些数据，它们都通过我们设计的Native ATM API，在ATMUNI信令的控制下，经由ATM层进行传输。用户的各种控制和管理信息则通过 TCP／IP协议进行传输，使用传统的Socket（套接字）技术。对Socket的支持有两种方式。一种是经由传统的以大网传输控制方式（以大网网络环境下），另一种是通过IPOA或LANE技术经由ATM网络传输（ATM网络环境下）。

　　ATM提供的只是较底层的传输功能（相当于OSI数据键路层），其上一般以IP向用户提供服务。但IP实现往往通过一条或几条VC连接传输IP包，不同应用和用户的数据共用一条或几条 VC连接，从而把 ATM基于单个连接的QoS控制特性屏蔽掉了。因此，对有QoS要求的多媒体传输，宜采用纯ATM方式（直接调用Native ATM API功能）。考虑到Unix的一些机制如IPC（近程间通信）和RPC（远地过程调用）等以及现有的许多CSCW工具如电子邮件都是以IP协议为基础的，协议模型中的通信部分采用传统的网络协议（TCP／IP）与Native ATM传输相结合的方式，即需要Qos保证的多媒体数据直接通过Native ATM API进行，其他包括控制信息在内的数据通过IP协议传输。这样就为高性能的CSCW应用提供了实现手段。

　　2． Native ATM API设计 Socket和Winsock编程接口是网络应用开发中常用的API（应用程序接口）。利用它，在Windows平台之上开发基于TCP／IP协议的网络应用程序成为非常容易的事。在以前的 ATM多协议重叠模型研究中（如LANE或IPoA），只是把ATM看作是与PPP（点对点协议）或以大网等同的另外一种链路协议，高层协议将透明地穿过ATM；这样做的缺点是高层应用不能充分利用ATM的底层特点。事实上，ATM作为一种网络技术，具有高带宽、可改变QoS参数、传输控制灵活等优点，因此，有必要设计一种新的NativeATM API，让高层应用直接调用ATM底层的性能参数，达到优化系统资源利用之目的。 在我国建设的网络环境中，微机工作站上采用Fore公司的ATM NIC卡，利用已有的AT M驱动程序，通过扩展Winsock2.0可以实现相应的Native ATM接口函数。对Sun和SGI工作站都需要从底层起设计ATM API。我们以Sun工作站Native ATM API设计为例，并遵循如下原则： （1）规范性。函数设计和数据结构符合SocKet编程的风格，数据通信过程与传统 Socket过程基本相同。 （2）实用性。充分合理的数据封装，屏蔽底层信令操作，适用于实际应用开发。 （3）完备性。设计上充分考虑应用各方面的需求，比照Winsock规范，尽可能实现所有功能。 （4）可移植性。采用分层结构，便于移植到不同的ATM网卡之上，例如可以非常方便地移植到 SGI工作站上，在那里使用的是Fore的ATM网卡。