第07章廣域網(wǎng)技術(shù)

1、第07章 廣域網(wǎng)技術(shù)一 廣域網(wǎng)概述1 廣域網(wǎng)通信模型DTEDCEDCEDTELocal Loop CPE Local Loop Serial cableSerial cableS S End Office CPE 服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò) End Office n 數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE 具有收、發(fā)和處理數(shù)據(jù)能力的設(shè)備，通常是一臺(tái)PC或路由器n 數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE DTE的數(shù)據(jù)通常不能直接放到本地回路上去傳送，所以需要一個(gè)設(shè)備在DTE和本地回路之間提供信號(hào)變換和編碼功能，這個(gè)設(shè)備就是數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備DCE，或者叫數(shù)據(jù)通信設(shè)備。DCE還負(fù)責(zé)建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路的連接n 用戶方設(shè)備CPE 歸用戶方所有的

2、設(shè)備n 本地回路 一段銅纜或光纜，用來將CPE連接到最近的服務(wù)提供商的交換局，通常被稱作最后一英里n 調(diào)制解調(diào)器MODEM 如果本地回路是模擬的而非數(shù)字的，就需要一個(gè)設(shè)備執(zhí)行模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換，這個(gè)設(shè)備叫調(diào)制解調(diào)器n 信道服務(wù)單元/數(shù)據(jù)服務(wù)單元CSU/DSU 即使本地回路是數(shù)字的，DTE發(fā)出的數(shù)字信號(hào)也不能直接放到本地回路上傳送，必須先經(jīng)過信號(hào)變換后才能放到本地回路上傳送，這項(xiàng)工作由CSU和DSU完成。CSU和DSU通常做成一個(gè)設(shè)備，甚至將它們做在路由器的接口卡上。很顯然MODEM和CSU/DSU都屬于DCE2 可供選擇的廣域網(wǎng)鏈路WAN Dedicated Switched Lea

3、sed line （T1 / E1、T3 / E3、DSL）Circuit Switch ISDN Dial Cell Switch ATM SMDS Packet Switch X.25 Frame Relay 3 廣域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)1）物理層標(biāo)準(zhǔn)n EIA/TIA-232 就是我們所說的RS-232，允許的數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到64K位每秒，使用25針D形連接器，和ITU-T的V.24標(biāo)準(zhǔn)相似n EIA/TIA-449/530 相當(dāng)于高速版EIA/TIA-232，允許的數(shù)據(jù)傳送速率達(dá)到2M位每秒，使用36針D形連接器，也被稱為RS-422或RS-423n EIA/TIA-612/613 也就是所謂的高速

4、串行鏈路接口HSSI，允許的數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到52M位每秒，使用60針D形連接器n V.35 該標(biāo)準(zhǔn)用于網(wǎng)絡(luò)訪問設(shè)備和包交換網(wǎng)絡(luò)之間的同步通信，允許的數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到48K位每秒，使用34針長方形連接器n V.21 用于同步數(shù)字通信，使用15針D形連接器2）數(shù)據(jù)鏈路層標(biāo)準(zhǔn)ProtocolUsageLink Access Procedure Balance（LAPB）X.25Link Access Procedure D channel（LAPD）ISDN D channelLink Access Procedure Frame（LAPF）Frame RelayHigh-Level Data Li

5、nk Control（HDLC）Leased LinePoint-To-Point（PPP）Serial WAN Switched Connection二 撥號(hào)連接M Toll office Toll office Toll office Codec M End office Medium-BW數(shù)字，光纖 High-Bandwidth數(shù)字，光纖 Digital Line RS-232、RS-449接口 Local Loop DTE DCE DCE DTE 1 調(diào)制解調(diào)器DTE發(fā)出的基帶數(shù)字信號(hào)不能直接放到本地回路上傳送，這是因?yàn)閿?shù)字基帶信號(hào)的頻譜很寬，各次諧波通過本地回路時(shí)，衰減的程度不一樣，

6、傳播的速率也不一樣，導(dǎo)致信號(hào)發(fā)生畸變。解決的辦法是：在發(fā)送方，用數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制模擬載波，生成攜帶數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的模擬信號(hào)，再送到本地回路上傳送；在接收方，從來自本地回路的模擬信號(hào)中提取出數(shù)字基帶信號(hào)，然后送給接收方DTE；前一個(gè)過程叫調(diào)制，后一個(gè)過程叫解調(diào)，調(diào)制和解調(diào)工作由調(diào)制解調(diào)器Modem完成n 調(diào)制解調(diào)器接口 RS-232、RS-449n 調(diào)制方式 幅移鍵控ASK、頻移鍵控FSK、相移鍵控PSK（兩種相位）、正交相移鍵控QPSK（四種相位）、正交幅移鍵控QAMn 解調(diào)方式 PCMn 載波 10002000HZ的正弦波n 碼元速率 2400波特n 常見的調(diào)制解調(diào)器標(biāo)準(zhǔn)¢ V.32 采

7、用QAM-32，每個(gè)碼元攜帶4個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，碼元速率為2400波特時(shí)數(shù)據(jù)率為2400×4 = 9.6kbps¢ V.32 bis 采用QAM-128，每個(gè)碼元攜帶6個(gè)數(shù)據(jù)位和1個(gè)奇偶校驗(yàn)位，碼元速率為2400波特時(shí)數(shù)據(jù)率為2400×6 = 14.4kbps¢ V.34 每個(gè)碼元攜帶12個(gè)數(shù)據(jù)位，碼元速率為2400波特時(shí)數(shù)據(jù)率為2400×12 = 28.8kbps¢ V.34 bis 每個(gè)碼元攜帶14個(gè)數(shù)據(jù)位，碼元速率為2400波特時(shí)數(shù)據(jù)率為2400×14 = 33.6kbps（香農(nóng)公式表明，電話系統(tǒng)本地回路的信道

8、容量極限是35kbps）¢ V.90 33.6kbps的信息傳輸速率已很接近電話系統(tǒng)本地回路的信道容量極限了。要提高信息傳輸速率，只能設(shè)法提高信噪比。在電話的用戶線上，最大的噪聲來自模擬到數(shù)字的模數(shù)轉(zhuǎn)換所帶來的量化噪聲，所以如果消除一條模擬本地回路，就能使數(shù)據(jù)傳輸速率增加一倍。V.90正是基于這一想法，即讓一方通過一條純數(shù)字線路直達(dá)最近的端局，降低了量化噪聲，提高了信噪比，使得上行速率達(dá)到33.6kbps，下行速率達(dá)到56kbps2 編解碼器CODEC由于中繼線路上傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，端局必須將來自所有本地回路上的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，并將它們時(shí)分復(fù)用到一條連接長途交換局?jǐn)?shù)字中繼線上

9、去，同時(shí)來自中繼線路的時(shí)分復(fù)用信號(hào)必須經(jīng)過分解和數(shù)模轉(zhuǎn)換，再分別送到相應(yīng)的本地回路上去，這項(xiàng)工作由編解碼器完成3 中繼線和多路復(fù)用技術(shù)n 多路復(fù)用技術(shù)包括頻分多路復(fù)用、波分多路復(fù)用和時(shí)分多路復(fù)用n 中繼線通常是高速數(shù)字光纖三 租用線路（提供全時(shí)連接）CSU/DSU Serial Cable CSU/DSU S S S S S S T1 / E1 T1 / E1 Serial Cable 程控交換機(jī)四 綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDNISDN交換機(jī) S S S S S S 程控交換機(jī) ISDN交換機(jī) 干線 數(shù)字本地回路 帶ISDN U卡的路由器數(shù)字本地回路 帶ISDN U卡的路由器1 ISDN概述一段時(shí)間

10、以來，PSTN的交換機(jī)和中繼線路都已經(jīng)數(shù)字化了，唯獨(dú)連接用戶方設(shè)備和端局的本地回路還沒有數(shù)字化。由于本地回路允許通過的模擬信號(hào)帶寬不高于3000Hz，同時(shí)模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換又引入了可觀的量化噪聲，導(dǎo)致本地回路上的數(shù)據(jù)傳輸速率受到很大的限制（香農(nóng)公式），為了提供端到端的全數(shù)字連接以支持更廣泛的服務(wù)，包括電話業(yè)務(wù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，電話公司開發(fā)了ISDN技術(shù)：n ISDN是以電話綜合數(shù)字網(wǎng)IDN為基礎(chǔ)發(fā)展起來的通信網(wǎng)n ISDN提供端到端的全數(shù)字連接n ISDN能夠承載多種類型的網(wǎng)絡(luò)流量n 相比傳統(tǒng)的撥號(hào)連接而言，ISDN提供的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，連接建立的速度更快n ISDN用于傳輸用戶數(shù)據(jù)的信

11、道（B信道）和用于傳輸信令的信道（D信道）是彼此分開的，即ISDN的信令采用帶外信令方式2 功能組（Function Group）和參考點(diǎn)（Reference Point）TE12 NT2 TA TE2 NT1 ISDN交換機(jī) 至郵電部門網(wǎng)絡(luò)比特管道TA TE2 U ISDN交換機(jī) 至郵電部門網(wǎng)絡(luò)U S/T R NT1 T R a)家庭應(yīng)用b)企業(yè)應(yīng)用比特管道TE1 S S 1）功能組（Function Group）功能組指使用戶能夠獲取ISDN服務(wù)的設(shè)備和硬件n 1類終端設(shè)備TE1 指ISDN終端，帶有ISDN接口。比如ISDN路由器、ISDN電話等n 2類終端設(shè)備TE2 指非ISDN終端，

12、需要通過TA連接到ISDN交換局。比如普通的PC和路由器n 終端適配器TA 非ISDN終端通過TA連接到ISDN交換局，TA一般使用EIA/TIA-232接口和非ISDN終端相連n 1類網(wǎng)絡(luò)端接設(shè)備NT1 用戶方設(shè)備通過NT1連接到ISDN交換局。連接到NT1上的用戶設(shè)備可多達(dá)8臺(tái)，連接方式類似總線局域網(wǎng)n 2類網(wǎng)絡(luò)端接設(shè)備NT2 企業(yè)用戶需要使用NT2，NT2實(shí)際是一個(gè)小型的ISDN交換機(jī)，它覆蓋OSI的下三層2）參考點(diǎn)（Reference Point）參考點(diǎn)指功能組之間的接口n R 參考點(diǎn) 非ISDN終端和TA間的接口，比如RS -232串行口n S 參考點(diǎn) NT2在用戶一側(cè)的接口n T

13、參考點(diǎn) NT2和NT1的接口n U 參考點(diǎn) NT1和ISDN交換局的接口n S / T 參考點(diǎn) TE1、TA和NT1的接口，S/T接口類似多點(diǎn)連接3 兩種接入方式用戶到ISDN的連線類似一條數(shù)字比特管道，管道中的雙向比特流可以來自數(shù)字電話機(jī)、數(shù)字傳真機(jī)或其他的終端，數(shù)字比特管道有多個(gè)獨(dú)立的通路以時(shí)分復(fù)用的方式進(jìn)行傳送ISDN定義了一些標(biāo)準(zhǔn)化通路，其中最常見的是B通路和D通路n B通路 64kbps，以全雙工方式傳輸所有類型的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，包括數(shù)字化語音數(shù)據(jù)n D通路 16或64kbps，帶外信令的數(shù)字通路，用來傳輸針對B信道的控制信息ISDN定義了兩種標(biāo)準(zhǔn)的接入方式，基本速率接口BRI和主速率接口

14、PRIn BRI 2B+D=144kbpsn PRI 23B+D=1.544Mbps或30B+D=2.048MkbpsNT1 D 2B CSU / DSU D 23B OR 30B 服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò) BRI PRI T1 OR E1 4 ISDN的國際標(biāo)準(zhǔn)ISDN的國際標(biāo)準(zhǔn)是由國際電信聯(lián)盟ITU制訂的，包括E系列、I系列和Q系列協(xié)議，它們的主要內(nèi)容如下n E系列 闡述支持ISDN的電話網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)E.163 國際電話號(hào)碼方案E.164 國際ISDN編址n I系列 ISDN的概念、結(jié)構(gòu)、術(shù)語和接口I.100系列 概念、結(jié)構(gòu)和術(shù)語I.400系列 用戶網(wǎng)絡(luò)接口UNIn Q系列 交換和信令，這里的信令指IS

15、DN呼叫建立的過程Q.921 終端和本地ISDN交換機(jī)之間的D信道上的鏈路層協(xié)議，也就是LAPDQ.931 終端和本地ISDN交換機(jī)之間的D信道上的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議ISDN的參考模型類似OSI參考模型的下3層，如下圖所示B通路D通路數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層I.430，I.431Q.921Q.931PPP，HDLCIP1）ISDN的物理層協(xié)議n I.430 ISDN BRI物理層接口標(biāo)準(zhǔn)n I.431 ISDN PRI物理層接口標(biāo)準(zhǔn)n ISDN BRI物理層幀格式如下圖所示F比特 幀同步比特L比特 負(fù)載平衡比特D比特 D通路用B1和B2 兩個(gè)獨(dú)立的B通路用E比特 解決爭用A比特 設(shè)備激活比特S比特 備用

16、比特F L B1 L D L F L B2 L D L B1 L D L B2 L D L 1 1 8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 F L B1 E D A F F B2 E D S B1 E D S B2 E D S 1 1 8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 NT幀（從NT發(fā)往TE的幀）TE幀（從TE發(fā)往NT的幀）2）ISDN的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議ISDN D信道上的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議是Q.921，也就是所謂的LAPD，LAPD是一個(gè)類似HDLC的2層協(xié)議，作用于D信道，以確保信令傳輸正確無誤。LAPD幀格式如下圖所示Flag Address Co

17、ntrol Data FCS Flag 1B 2B 1B 可變1B 1B SAPIC / R EA TE1 EA n SAPI 服務(wù)訪問點(diǎn)標(biāo)識(shí)，它標(biāo)識(shí)3層協(xié)議實(shí)體訪問LAPD服務(wù)的入口n C / R 命令/響應(yīng)比特n EA 地址擴(kuò)展比特n TEI ISDN終端標(biāo)識(shí)3）ISDN 的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議ISDN D信道上的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議是Q.931，該協(xié)議負(fù)責(zé)呼叫的建立、維持和釋放。ISDN呼叫建立的過程如下n 呼叫方通過發(fā)呼叫建立消息給本地ISDN交換機(jī)發(fā)起一個(gè)呼叫，其中包括被呼方的號(hào)碼?？刂葡⒖偸峭ㄟ^D信道傳輸n 呼叫方的本地ISDN交換機(jī)使用SS7協(xié)議建立一條穿越服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)直達(dá)被呼方的本地ISDN交

18、換機(jī)的路徑，并將被呼方的號(hào)碼傳送給被呼方的本地ISDN交換機(jī)n 被呼方的本地ISDN交換機(jī)通過D信道發(fā)消息給被呼方n 被呼方的NT1設(shè)備發(fā)呼叫連接消息給其本地ISDN交換機(jī)n 被呼方的本地ISDN交換機(jī)使用SS7協(xié)議將呼叫連接消息傳回呼叫方的本地ISDN交換機(jī)n 呼叫方的本地ISDN交換機(jī)指示呼叫方連接已建立，同時(shí)指明連接是建立在B1還是B2信道上呼叫方ISDN交換機(jī)ISDN交換機(jī)被呼方Setup SS 7 Setup Acknowledge Setup Setup Proceeding Setup Proceeding Alerting Alerting Connect Connect Co

19、nnect Acknowledge Connect Acknowledge 服務(wù)提供商網(wǎng)絡(luò)五 幀中繼FR1 幀中繼的組成和虛電路的概念DTE 1 IN VC OUT VC 0 10 2 30 0 20 1 50 A 的交換表 IN VC OUT VC 0 30 2 50 IN VC OUT VC 0 50 2 70 IN VC OUT VC 0 50 2 70 IN VC OUT VC 0 70 1 90 幀中繼交換機(jī)中繼線路 租用線路 （T1 / E1）DTE 3 DTE 2 2 2 0 1 0 1 2 0 1 2 3 0 1 0 1 2 3 A B C D E B 的交換表 C 的交換表

20、E 的交換表 D的交換表 幀中繼是一種基于分組交換的廣域網(wǎng)技術(shù)，即發(fā)送方DTE將幀交給本地的FR交換機(jī)；幀被幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)以接力的方式轉(zhuǎn)發(fā)；遠(yuǎn)端的FR交換機(jī)將幀交給接收方DTE幀中繼網(wǎng)絡(luò)提供面向連接的服務(wù)，或者叫虛電路服務(wù)，即雙方在正式通信之前有個(gè)連接建立的過程。兩個(gè)DTE通過幀中繼網(wǎng)絡(luò)建立起來的連接叫虛電路VC。有兩種類型的虛電路n 永久虛電路PVC 由服務(wù)提供商預(yù)先配置好的VC，類似于租用線路n 交換式虛電路SVC 根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)建立的VC，類似于撥號(hào)線路，不常用在連接建立階段，幀中繼網(wǎng)絡(luò)會(huì)確定一條端到端的路徑，通過在沿線的各個(gè)交換結(jié)點(diǎn)的虛電路表中添加一條與之相關(guān)的記錄建立起一條虛電路

21、。我們可以認(rèn)為虛電路是其沿線各交換結(jié)點(diǎn)的虛電路表中與之相關(guān)的記錄串聯(lián)而成的，虛電路表的格式大致如下（入端口號(hào)，虛電路號(hào)，出端口號(hào)，虛電路號(hào)），F(xiàn)R交換機(jī)根據(jù)幀中的虛電路號(hào)查虛電路表作出轉(zhuǎn)發(fā)決定。多個(gè)虛電路可以復(fù)用同一條物理通路，虛電路號(hào)用來區(qū)分同一物理通路上的多個(gè)虛電路，虛電路號(hào)僅僅具有本地意義，即同一條物理通路的虛電路不允許有相同的虛電路號(hào)在上圖中，有兩條虛電路，VC1為（DTE1ABCDTE2），VC2為（DTE1AEDDTE3），從DTE1發(fā)往DTE2的幀剛出來時(shí)虛電路號(hào)為10，從A的2號(hào)端口出來時(shí)虛電路號(hào)為30，從B的3號(hào)端口出來時(shí)虛電路號(hào)為50，從C的2號(hào)端口出來時(shí)虛電路號(hào)為702

22、對比幀中繼和一般的分組交換網(wǎng)（如下圖）1 2 3 1 2 3 數(shù)據(jù) 確認(rèn) 確認(rèn)的確認(rèn)a）一般的分組交換網(wǎng)1 2 3 1 2 3 完全的差錯(cuò)控制有限的差錯(cuò)控制有限的差錯(cuò)控制數(shù)據(jù) 確認(rèn) b）幀中繼方式完全的差錯(cuò)控制n 幀中繼類似于X.25，被稱為第二代X.25n 幀中繼采用快速分組交換技術(shù)，即幀中繼交換機(jī)收到一個(gè)幀的首部時(shí)，只有一查到幀的目的地址就開始轉(zhuǎn)發(fā)它，從而大幅降低一幀的處理時(shí)間；這意味著當(dāng)結(jié)點(diǎn)檢測到錯(cuò)誤時(shí)，很可能該幀的大部分已轉(zhuǎn)發(fā)出去了；結(jié)點(diǎn)一旦檢測到錯(cuò)誤，立即終止這次傳輸，當(dāng)中止傳輸?shù)闹噶畹竭_(dá)下一個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，下個(gè)結(jié)點(diǎn)也立即中止傳輸，并丟棄出錯(cuò)的幀，由源站的高層協(xié)議負(fù)責(zé)重傳出錯(cuò)的幀，即幀中繼

23、不負(fù)責(zé)差錯(cuò)恢復(fù)和流量控制，所以僅當(dāng)幀中繼網(wǎng)絡(luò)的誤碼率很低時(shí)，幀中繼技術(shù)才是可行的n 幀中繼網(wǎng)絡(luò)的參考模型只有兩層，邏輯連接的復(fù)用和交換都由第二層處理，不像X.25在第3層處理n 幀中繼的呼叫控制信令是在與用戶數(shù)據(jù)分開的另一條邏輯連接上傳送的，這就是所謂的共路信令或帶外信令3 幀中繼網(wǎng)絡(luò)的工作過程PC PC PC 虛電路FRPC PC PC n 用戶在局域網(wǎng)上傳送的 MAC 幀傳到與幀中繼網(wǎng)絡(luò)相連接的路由器n 路由器就剝?nèi)?MAC 幀的首部和尾部，將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)交給路由器的網(wǎng)絡(luò)層n 網(wǎng)絡(luò)層再將 IP 數(shù)據(jù)報(bào)傳給幀中繼接口卡n 幀中繼接口卡給 IP 數(shù)據(jù)報(bào)加裝首部（包括幀中繼標(biāo)志字段和地址字段）

24、和尾部（包括幀校驗(yàn)字段和標(biāo)志字段），構(gòu)成一個(gè)幀中繼幀n 幀中繼接口卡將封裝好的幀通過向電信公司租來的專線發(fā)送給幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的幀中繼交換機(jī)n 幀中繼交換機(jī)收到幀中繼幀就按地址字段中的虛電路號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)幀，有差錯(cuò)則丟棄n 當(dāng)幀中繼幀被轉(zhuǎn)發(fā)到虛電路的終點(diǎn)路由器時(shí)，終點(diǎn)路由器就剝?nèi)欣^幀的首部和尾部，加上局域網(wǎng)的首部和尾部，交付給連接在此局域網(wǎng)上的目的主機(jī)n 目的主機(jī)若發(fā)現(xiàn)有差錯(cuò)，則報(bào)告上層的 TCP 協(xié)議處理n 即使 TCP 協(xié)議對有錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)進(jìn)行了重傳，幀中繼網(wǎng)也仍然當(dāng)作是新的幀中繼幀來傳送，而并不知道這是重傳的數(shù)據(jù)4 幀中繼網(wǎng)絡(luò)的參考模型I.430 OR I.431Q.922用戶終端可選的功能 Q.

25、931 OR I.451 Q.922的核心功能 U平面 C平面 用戶側(cè)網(wǎng)絡(luò)側(cè)I.430 OR I.431（LAPF）Q.922（LAPF）Q.922的核心功能 (D 信道) (D、B或H 信道) C平面 (D 信道) U平面 (D、B或H 信道) Q.931 OR I.451 n 控制平面C平面 作用于用戶和網(wǎng)絡(luò)之間，負(fù)責(zé)建立、維持和釋放邏輯連接n 用戶平面U平面 負(fù)責(zé)在兩個(gè)端系統(tǒng)之間傳遞數(shù)據(jù)n Q.922 幀中繼網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，通常被稱為LAPF和LAPE，它是Q.921（也就是LAPD）的擴(kuò)充版本。用戶平面僅使用了Q.922的核心功能，包括² 幀定界、對齊，通過0比特填充法

26、實(shí)現(xiàn)透明傳輸² 利用地址字段實(shí)現(xiàn)對物理鏈路的復(fù)用和去復(fù)用² 對幀進(jìn)行檢查，確保0比特插入前和刪除后的幀長是字節(jié)的整數(shù)倍² 對幀進(jìn)行檢查，確保幀長在規(guī)定的范圍內(nèi)² 檢查幀是否有錯(cuò)，但不負(fù)責(zé)糾錯(cuò)。發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)的幀只是丟棄，不做進(jìn)一步處理² 擁塞控制n Q.931 定義建立交換式虛電路SVC的呼叫過程5 幀中繼網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層幀格式1) 用于傳輸用戶數(shù)據(jù)的幀格式（數(shù)據(jù)幀）標(biāo)志標(biāo)志幀校驗(yàn)序列信息（可變長度）地址1B24B2B1BIP數(shù)據(jù)報(bào)n 標(biāo)志字段 標(biāo)志字段的值為01111110，用來指示一幀的開始和結(jié)束，通過比特填充法確保在幀的其他位置不會(huì)出現(xiàn)和標(biāo)志字段

27、一樣的比特組合n 信息字段 用戶數(shù)據(jù)被放置在信息字段，通常是一個(gè)IP包n 幀校驗(yàn)序列字段 2字節(jié)的CRC校驗(yàn)碼n 地址字段 地址字段通常是2個(gè)字節(jié)，也可擴(kuò)展至3個(gè)字節(jié)或4個(gè)字節(jié)。地址字段包括以下幾個(gè)部分² 數(shù)據(jù)鏈路連接標(biāo)識(shí)符DLCI 用于標(biāo)識(shí)永久虛電路² 前向擁塞通告FECN 若某節(jié)點(diǎn)將FECN位置1，表明與該幀同方向傳輸?shù)膸瑫?huì)受到網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響² 后向擁塞通告BECN 若某節(jié)點(diǎn)將FECN位置1，表明與該幀反方向傳輸?shù)膸瑫?huì)受到網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響² 可丟棄指示DE DE 比特為1的幀表明這是較為不重要的低優(yōu)先級(jí)幀，在必要時(shí)可丟棄² 地址擴(kuò)展比特EA

28、為0表示下一個(gè)字節(jié)仍屬于地址字段，為1表示地址字段到此結(jié)束2）用于管理目的的幀格式（信令幀）用于管理目的的幀通過信令信道（DLCI = 0）傳輸，格式如下圖所示標(biāo)志標(biāo)志幀校驗(yàn)序列信息地址1B24B可變2B1B控制0 1 1 0 1 N(S)N(R)P/FP/FP/FN(R)M S M I幀S幀U幀1 2 3 4 5 6 7 8 控制字段格式（同HDLC） 信息字段格式協(xié)議鑒別PD 呼叫參考CR 消息類型MT 消息單元1 消息單元2 FR信令幀格式 n 信令幀不使用地址字段中的FECN、BECN和DE比特，這幾位全部置0n 控制字段的格式同HDLCn 協(xié)議鑒別PD 指示0號(hào)虛電路上的3層協(xié)議，比

29、如該字段值為0X008時(shí)表示Q.931n 呼叫參考CR 用來區(qū)分接口上的不同呼叫n 消息類型MT 有8種消息，分別用于建立、釋放、重置連接和PVC狀態(tài)查詢等n 消息單元 反映虛電路狀態(tài)的詳細(xì)信息，每個(gè)消息單元對應(yīng)一條虛電路5 幀中繼的帶寬管理n 相關(guān)的概念接入速率AR 指用戶-網(wǎng)絡(luò)接口的速率約定的測量時(shí)間Tc 計(jì)算數(shù)據(jù)速率的時(shí)間長度約定的數(shù)據(jù)速率CIR 通常由多個(gè)PVC統(tǒng)分復(fù)用同一條訪問鏈路，每個(gè)PVC都分得了專屬于它的帶寬，這個(gè)帶寬是有保障的，我們稱之為約定的信息速率CIR約定的突發(fā)量Bc Bc = CIR × Tc額外的數(shù)據(jù)速率EIR 幀中繼網(wǎng)絡(luò)允許用戶以超過CIR的數(shù)據(jù)速率發(fā)送

30、數(shù)據(jù)，超過的部分叫額外的數(shù)據(jù)速率EIR額外的突發(fā)量Be Be = EIR × Tc信息字段最大長度 默認(rèn)為1600Bn 帶寬管理策略如果幀的速率總是小于 CIR，那么所有的幀都被打上高優(yōu)先級(jí)的標(biāo)志，即將幀的DE 比特置 0。這在一般情況下傳輸是有保證的；若數(shù)據(jù)率僅在不太長的時(shí)間間隔大于 CIR，則網(wǎng)絡(luò)可以將這樣的幀置為 DE = 1，并在可能的情況下進(jìn)行傳送，即不一定丟棄，視網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度而定；若數(shù)據(jù)率超過 CIR 的時(shí)間較長，以致在一個(gè)Tc內(nèi)注入到網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量超過了網(wǎng)絡(luò)所設(shè)定的最高門限值（Bc + Be），立即丟棄該連接上傳送的幀n 實(shí)現(xiàn)的方法幀中繼交換機(jī)為每一條虛電路維護(hù)一個(gè)比特

31、計(jì)數(shù)器，每進(jìn)來一個(gè)幀，將該幀的比特?cái)?shù)累加到對應(yīng)的比特計(jì)數(shù)器中；如果進(jìn)來的幀沒有使比特計(jì)數(shù)器的值超過Bc，不對該幀置DE位；如果進(jìn)來的幀使比特計(jì)數(shù)器的值超過了Bc，對該幀置DE位，即表示該幀可丟棄；如果進(jìn)來的幀使比特計(jì)數(shù)器的值超過了Bc + Be，立即丟棄該幀；每隔一段約定的時(shí)間Tc，比特計(jì)數(shù)器的值減去一個(gè)Bc，不夠減則將比特計(jì)數(shù)器的值置0Bc Bc+Be 比特?cái)?shù) 幀1 幀2 幀3 幀4 幀5 T0 T0 + Tc 置DE丟棄 丟棄 終端以大于CIR+EIR的數(shù)據(jù)速率發(fā)送幀六 異步傳輸模式ATM1 ATM概述n ATM 是建立在電路交換和分組交換的基礎(chǔ)上的一種面向連接的快速分組交換技術(shù)，它采用定

32、長分組作為傳輸和交換的單位。這種定長分組叫做信元（Cell）n ATM的物理層標(biāo)準(zhǔn)通常采用SONET / SDH（SDH是SONET的國際標(biāo)準(zhǔn)），用戶的ATM信元被插入到SDH幀（這里指的是時(shí)分復(fù)用的時(shí)間幀）中進(jìn)行傳送。每一個(gè)用戶發(fā)送的 ATM 信元在每一時(shí)分復(fù)用幀中的相對位置并不是固定不變的n 如果用戶有很多信元要發(fā)送，就可以接連不斷地發(fā)送出去。只要 SDH 的幀有空位置就可以將這些信元插入進(jìn)來。ATM 名詞中的異步是指將 ATM 信元異步插入到同步的 SDH 比特流中n 與異步傳輸模式ATM對應(yīng)的是同步傳輸模式STM。STM是使各終端之間有稱之為幀參考的一個(gè)共同時(shí)間參考，而ATM則假定各終

33、端之間沒有共同的時(shí)間參考。在STM中，每個(gè)信道周期性的占用一個(gè)幀中固定的時(shí)隙，在ATM中，每個(gè)時(shí)隙沒有固定的占用者，各信道根據(jù)業(yè)務(wù)量的大小和排隊(duì)規(guī)則來占用時(shí)隙n ATM 使用光纖信道傳輸。由于光纖信道的誤碼率極低，且容量很大，因此在ATM 網(wǎng)內(nèi)不必在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行差錯(cuò)控制和流量控制(放在高層處理)，因而明顯地提高了信元在網(wǎng)絡(luò)中的傳送速率n 選擇固定長度的短信元作為信息傳輸?shù)膯挝?，有利于寬帶高速交換n 沒有特定速率的B通路或D通路，能支持不同速率的各種業(yè)務(wù)n 所有信息在最低層是以面向連接的方式傳送，保持了電路交換在保證實(shí)時(shí)性和服務(wù)質(zhì)量方面的優(yōu)點(diǎn)2 ATM網(wǎng)絡(luò)的組成n ATM 端點(diǎn) 又稱為 ATM

34、 端系統(tǒng)，通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與 ATM 交換機(jī)相連。n ATM 交換機(jī) 是一個(gè)快速分組交換機(jī)，交換容量高達(dá)數(shù)百 Gb/s，其主要構(gòu)件是：交換結(jié)構(gòu)、若干個(gè)高速輸入 / 輸出端口和必要的緩存，如下圖所示a b c d e f g h 輸入信元 輸出信元 交換結(jié)構(gòu) 輸入信元 輸出信元 3 VC和VP物理鏈路 VPI1 VPI2 VPI3 VCI1 VCI2 VCI3 VCI1 VCI2 VCI3 VCI1 VCI2 VCI3 n VC ATM網(wǎng)絡(luò)向上提供面向連接的虛電路服務(wù)，我們稱ATM連接為VC（Virtual Channel），VC是在兩個(gè)或兩個(gè)以上的端點(diǎn)間傳送ATM信元的通信通道n VP 一條VP

35、（Virtual Path）由具有相同端點(diǎn)的多條VC構(gòu)成n 對于一個(gè)給定的接口，復(fù)用在一條物理鏈路上的多個(gè)VP用VPI（Virtual Path Identifier）進(jìn)行標(biāo)識(shí)；復(fù)用在一條VP上的多個(gè)VC用VCI（Virtual Channel Identifier）進(jìn)行標(biāo)識(shí)；即每一條VC用兩級(jí)標(biāo)識(shí)符進(jìn)行標(biāo)識(shí)，第一級(jí)標(biāo)識(shí)符為VPI，第2級(jí)標(biāo)識(shí)符為VCI；如上圖所示（Path-路 Channel-道） 4 ATM信元結(jié)構(gòu)ATM信元由5B的信元頭和48B的載荷構(gòu)成，有兩種信元，一種叫UNI信元，一種叫NNI信元，前者用在端點(diǎn)到交換結(jié)點(diǎn)之間，后者用在交換結(jié)點(diǎn)之間，它們的結(jié)構(gòu)如下圖所示信元頭 有效載荷

36、 5B 48B GFC VPI VCI PT CLP HEC 4b 8b 16b 3b 1b 8b VPI VCI PT CLP HEC 12b 16b 3b 1b 8b UNI信元頭 NNI信元頭 ATM信元 n GFC 通用流量控制字段（General Flow Control），僅存在于UNI信元中，通常置0。GFC用來在共享媒體上進(jìn)行接入流量控制，現(xiàn)在的點(diǎn)到點(diǎn)配置無須該功能n VPI / VCI 路由字段，類似于幀中繼網(wǎng)絡(luò)中的DLCIn PT 載荷類型字段（Payload Type）n CLP 信元丟失優(yōu)先級(jí)字段（Cell Loss Priority ），類似幀中繼幀中的DE比特n H

37、EC 頭部校驗(yàn)和字段（Header Error Check）5 VPI和VCI的轉(zhuǎn)換2 A A和B通過交換機(jī)X、Y、Z建立了一條邏輯連接IN VPI/VCI OUT VPI/VCI 1 3/17 3 9/35 交換機(jī)X的交換表 交換機(jī)Y的交換表 交換機(jī)Z的交換表 IN VPI/VCI OUT VPI/VCI 3 9/35 1 6/35 IN VPI/VCI OUT VPI/VCI 1 6/35 2 9/55 1 3 4 Y Z X B 1 2 3 3 2 1 3 /17 A X Y Z B 9 /35 6 /35 9 /55 6 ATM的參考模型物理層 傳輸匯聚（TC子層） 物理媒體相關(guān)子層（

38、PMD子層） ATM適配層（AAL層） 匯聚子層（CS子層） 拆裝子層（SAR子層） ATM層 ATM的參考模型有三層，大體對應(yīng)OSI模型的下兩層，但無法嚴(yán)格對應(yīng)1）物理層ATM的物理層分為兩個(gè)子層，PMD子層和TCn PMD子層 即物理媒體相關(guān)子層，負(fù)責(zé)在物理媒體上正確傳輸和接收比特流。只完成和媒體相關(guān)的功能，如線路編碼解碼、比特定時(shí)、光電轉(zhuǎn)換n TC子層 即傳輸匯合子層，負(fù)責(zé)信元流和比特流的轉(zhuǎn)換，包括速率匹配、信元定界和同步、傳輸幀的產(chǎn)生和恢復(fù)等。在發(fā)送時(shí)，TC 子層將 ATM 層交下來的信元流轉(zhuǎn)換成比特流，再交給下面的 PMD 子層；在接收時(shí)，TC 子層將 PMD 子層交上來的比特流轉(zhuǎn)換成信元流，標(biāo)記出每一個(gè)信元的開始和結(jié)束，并交