第9章ATMpp課件

1、第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)9.1 atm產(chǎn)生背景和協(xié)議結(jié)構(gòu)產(chǎn)生背景和協(xié)議結(jié)構(gòu)9.2 atm網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)9.3 atm信元信元9.4 aal9.5 流量控制和擁塞控制流量控制和擁塞控制思考題思考題第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)9.1 atm產(chǎn)生背景和協(xié)議結(jié)構(gòu)產(chǎn)生背景和協(xié)議結(jié)構(gòu)9.1.1 atm產(chǎn)生背景產(chǎn)生背景 現(xiàn)有的通信網(wǎng)是根據(jù)應(yīng)用業(yè)務(wù)來(lái)區(qū)分的，如公用電話交換網(wǎng)(pstn)、用戶電報(bào)網(wǎng)、catv網(wǎng)、分組交換公用數(shù)據(jù)網(wǎng)(pspdn)、專用數(shù)據(jù)網(wǎng)等，即對(duì)每一種應(yīng)用業(yè)務(wù)存在一種相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸與交換。由于網(wǎng)絡(luò)的專門(mén)化，使得網(wǎng)絡(luò)在不同業(yè)務(wù)的兼容性、靈活性和資源利用率等方面存在著嚴(yán)重的缺陷，因此建

2、立了一個(gè)與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，使它能夠傳送現(xiàn)有所有業(yè)務(wù)，并能以一種低成本的方式不斷引入新業(yè)務(wù)，這對(duì)運(yùn)營(yíng)商和用戶均有利。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 1972年itu-t提出了綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(isdn)的概念。特別是80年代初制定的一整套關(guān)于isdn的系列建議，奠定了isdn發(fā)展的基礎(chǔ)。鑒于當(dāng)時(shí)技術(shù)能力和業(yè)務(wù)需求的限制，首先提出的只能是窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(n-isdn)。 n-isdn的提出為邁向一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)走出了第一步，它采用同步傳送模式(stm)使得語(yǔ)音和數(shù)據(jù)在同一介質(zhì)中傳輸。n-isdn提供端到端的數(shù)字連接，定義了兩種用戶網(wǎng)絡(luò)接口：基本速率接口(bri)和基群速率接口(pri)，實(shí)現(xiàn)了用戶網(wǎng)絡(luò)接口

3、的標(biāo)準(zhǔn)化。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) n-isdn只能為用戶提供最高比特率約為1.5 mb/s或2 mb/s的各種業(yè)務(wù)。而且n-isdn注重的只是用戶網(wǎng)絡(luò)接口上業(yè)務(wù)的綜合，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)內(nèi)仍是由電路交換和分組交換等若干分離的模塊提供業(yè)務(wù)。因此，n-isdn并未實(shí)現(xiàn)真正意義上的綜合。 隨著高速電信技術(shù)的到來(lái)，很多新業(yè)務(wù)在20世紀(jì)80年代問(wèn)世。它們通常包括話音、數(shù)據(jù)、圖像和視頻，帶寬從56/64 kb/s到155 mb/s, 甚至更高；這些通信業(yè)務(wù)大多數(shù)是傳統(tǒng)的，在整個(gè)呼叫期間需要固定的帶寬。然而很多通信業(yè)務(wù)具有突發(fā)性，在短期內(nèi)突然以高速發(fā)送大量數(shù)據(jù)。這樣即使在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)所需要的平均帶寬也變化甚微，用戶也可

4、能在短期內(nèi)需要高得多的帶寬。在某些情況下，應(yīng)用是面向連接的，即用戶在信息交換之前需要建立連接, 如果是多媒體業(yè)務(wù)，單一的用戶可能同時(shí)需要多條信道；另一種情況是無(wú)連接的應(yīng)用，如電子郵件和其他lan類型的數(shù)據(jù)通信。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 在早期, 標(biāo)準(zhǔn)化組織考慮使用stm的可能性。 除了靈活分配pri的nb+mh0+kh1通道，還定義了兩個(gè)新類型通道：32.768 mb/s的h2和132.032138.240 mb/s的h4, 希望在某些預(yù)定組合中, 通過(guò)分配適當(dāng)數(shù)量的通道滿足應(yīng)用的不同帶寬需求。但實(shí)際上, 通過(guò)動(dòng)態(tài)分配不同數(shù)量的時(shí)隙，滿足突發(fā)通信量對(duì)帶寬的需求是非常困難的。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)

5、 1989年，itu-t第18研究組在綜合了已有研究成果的基礎(chǔ)上, 提出了一種新的信息傳遞方式-異步傳送模式(atm)，并將atm作為實(shí)現(xiàn)寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(b-isdn)的一個(gè)解決方案。atm從此正式誕生。1990年，itu-t又用加速程序推出了13個(gè)建議，它們定義了atm的基本概念, 并確定了大部分參數(shù)。itu-t主要從公用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)者的觀點(diǎn)出發(fā)，定義有關(guān)b-isdn網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、邏輯描述、信令、業(yè)務(wù)分類等，對(duì)一些具體細(xì)節(jié)沒(méi)有做出規(guī)定。atm論壇(atm forum)主要側(cè)重于解決專用網(wǎng)或接入網(wǎng)中atm技術(shù)的具體應(yīng)用以及設(shè)備互連。因此它的規(guī)范涉及的領(lǐng)域比較廣，包括atm技術(shù)的各個(gè)方面。 第9章

6、atm 網(wǎng) 絡(luò)9.1.2 atm基本概念基本概念 atm是異步傳送模式，它采用快速分組交換和統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)。它具有如下基本特點(diǎn)。 1采用短而固定長(zhǎng)度的短分組采用短而固定長(zhǎng)度的短分組 在atm中采用短而固定長(zhǎng)度的分組，稱為信元(cell)。信元由53個(gè)字節(jié)組成，其中5個(gè)字節(jié)是信元頭，48個(gè)字節(jié)是凈荷。固定長(zhǎng)的短分組決定了atm系統(tǒng)處理時(shí)間短、響應(yīng)快，特別適合實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和高速應(yīng)用。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 2采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用采用統(tǒng)計(jì)復(fù)用 atm是按信元進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用的，在時(shí)間上沒(méi)有固定的復(fù)用位置。由于統(tǒng)計(jì)復(fù)用是按需分配帶寬，可以滿足不同用戶傳遞不同業(yè)務(wù)的帶寬需要。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 3atm采用采用面向連

7、接面向連接并預(yù)約傳輸資源的方式工作并預(yù)約傳輸資源的方式工作 電路交換是通過(guò)預(yù)約傳輸資源保證實(shí)時(shí)信息的傳輸，同時(shí)端到端的連接使得信息在傳輸時(shí)，在任意的交換節(jié)點(diǎn)不必作復(fù)雜的路由選擇(這項(xiàng)工作在呼叫建立時(shí)已經(jīng)完成)。分組交換模式中仿照電路方式提出虛電路工作模式，目的也是為了減少傳輸過(guò)程中交換機(jī)為每個(gè)分組作路由選擇的開(kāi)銷，同時(shí)可以保證分組順序的正確性。但是分組交換取消了資源預(yù)定的策略，雖然提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率，但卻有可能使網(wǎng)絡(luò)接收超過(guò)其傳輸能力的負(fù)載，造成所有信息都無(wú)法快速傳輸?shù)侥康牡?。?章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 在在atm方式中采用的是分組交換中的方式中采用的是分組交換中的虛電路虛電路形式，同時(shí)在形式，

8、同時(shí)在呼叫建立過(guò)程中呼叫建立過(guò)程中, 向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)傳輸所希望使用的資源，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)向網(wǎng)絡(luò)申請(qǐng)傳輸所希望使用的資源，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)決定是否接受這個(gè)呼叫。其中資源的約定并不像電當(dāng)前的狀態(tài)決定是否接受這個(gè)呼叫。其中資源的約定并不像電路交換中給出確定的電路或路交換中給出確定的電路或pcm時(shí)隙一樣，而只協(xié)商將來(lái)通信時(shí)隙一樣，而只協(xié)商將來(lái)通信過(guò)程可能使用的通信速率。采用過(guò)程可能使用的通信速率。采用預(yù)約資源預(yù)約資源的方式，保證網(wǎng)絡(luò)上的方式，保證網(wǎng)絡(luò)上的信息可以在一定允許的差錯(cuò)率下傳輸。另外考慮到業(yè)務(wù)具有的信息可以在一定允許的差錯(cuò)率下傳輸。另外考慮到業(yè)務(wù)具有波動(dòng)的特點(diǎn)和交換中同時(shí)存在連接的數(shù)量，根據(jù)概率論中的

9、大波動(dòng)的特點(diǎn)和交換中同時(shí)存在連接的數(shù)量，根據(jù)概率論中的大數(shù)定理，網(wǎng)絡(luò)預(yù)分配的通信資源肯定小于信源傳輸時(shí)的峰值速數(shù)定理，網(wǎng)絡(luò)預(yù)分配的通信資源肯定小于信源傳輸時(shí)的峰值速率。率。 可以說(shuō)可以說(shuō)atm方式既兼顧了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)效率，又滿足了接入網(wǎng)方式既兼顧了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)效率，又滿足了接入網(wǎng)絡(luò)的連接能夠進(jìn)行快速數(shù)據(jù)傳輸。絡(luò)的連接能夠進(jìn)行快速數(shù)據(jù)傳輸。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 4協(xié)議簡(jiǎn)化協(xié)議簡(jiǎn)化 分組交換協(xié)議設(shè)計(jì)運(yùn)行的環(huán)境是誤碼率很高的模擬通信線分組交換協(xié)議設(shè)計(jì)運(yùn)行的環(huán)境是誤碼率很高的模擬通信線路，需要進(jìn)行逐段鏈路的差錯(cuò)控制；同時(shí)由于沒(méi)有預(yù)約資源機(jī)路，需要進(jìn)行逐段鏈路的差錯(cuò)控制；同時(shí)由于沒(méi)有預(yù)約資源機(jī)制，任何一段鏈路

10、上的數(shù)據(jù)量都有可能超過(guò)其傳輸能力，所以制，任何一段鏈路上的數(shù)據(jù)量都有可能超過(guò)其傳輸能力，所以有必要執(zhí)行逐段鏈路上的流量控制。而有必要執(zhí)行逐段鏈路上的流量控制。而atm協(xié)議運(yùn)行在誤碼率協(xié)議運(yùn)行在誤碼率很低的很低的光纖傳輸光纖傳輸網(wǎng)上，同時(shí)網(wǎng)上，同時(shí)資源的預(yù)約資源的預(yù)約機(jī)制保證網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臋C(jī)制保證網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)呢?fù)荷小于網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，所以負(fù)荷小于網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，所以 atm取消了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)鏈路取消了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)鏈路上的差錯(cuò)控制和流量控制。對(duì)于通信過(guò)程中出現(xiàn)的差錯(cuò)，上的差錯(cuò)控制和流量控制。對(duì)于通信過(guò)程中出現(xiàn)的差錯(cuò)，atm將這些工作推給了網(wǎng)絡(luò)邊緣的終端設(shè)備完成。將這些工作推給了網(wǎng)絡(luò)邊緣的終端設(shè)備完成。

11、第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 由于atm網(wǎng)絡(luò)中不進(jìn)行流量控制和差錯(cuò)控制，所以信元頭部變得異常簡(jiǎn)單，主要是標(biāo)志虛電路，這個(gè)標(biāo)志在呼叫建立階段產(chǎn)生，用以表示信元經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)穆窂?。用這個(gè)標(biāo)志可以很容易地將不同的虛電路信息復(fù)用到一條物理通道上。 如果信元頭部出現(xiàn)錯(cuò)誤，則必然會(huì)導(dǎo)致信元的錯(cuò)投，浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算和傳輸資源。及早發(fā)現(xiàn)信元頭部出錯(cuò)是非常必要的，因此，要在信元的頭部加上糾錯(cuò)和檢錯(cuò)的機(jī)制以防止或降低錯(cuò)選路由。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 根據(jù)上面的描述可以知道，實(shí)際上 atm充分地綜合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)。它可以支持實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)透明傳輸，并采用端到端的通信協(xié)議。同時(shí)也具有分組交換支持可變比特率(vb

12、r：variable bit rate)業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，并能對(duì)鏈路上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)復(fù)用。所以atm是下一代通信網(wǎng)交換、復(fù)用和傳輸?shù)闹饕夹g(shù)之一。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)9.1.3 atm協(xié)議參考模型協(xié)議參考模型 itu-t i.321建議提出的atm協(xié)議參考模型，繼承了n-isdn協(xié)議模型的優(yōu)點(diǎn)，用分開(kāi)平面的概念來(lái)分離用戶、控制和管理功能。因此，atm協(xié)議參考模型包括三個(gè)平面：用戶平面、控制平面和管理平面，見(jiàn)圖9.1。 (1) 用戶平面(u平面)：負(fù)責(zé)提供用戶信息傳送、端到端流量控制和恢復(fù)操作。 (2) 控制平面(c平面)：負(fù)責(zé)建立網(wǎng)絡(luò)連接，管理連接以及連接的釋放?？刂破矫嬷饕瓿尚帕罟δ堋５?

13、章 atm 網(wǎng) 絡(luò)圖9.1 atm協(xié)議參考模型面管理層管理管理面控制面用戶面高層atm 層高層物理層atm 適配層(aal)第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) (3) 管理平面(m平面)：有兩個(gè)功能，即平面管理和層管理。平面管理沒(méi)有分層結(jié)構(gòu)，它負(fù)責(zé)所有平面的協(xié)調(diào)；層管理負(fù)責(zé)各層中的實(shí)體管理，并執(zhí)行運(yùn)行、管理和維護(hù)(oam)功能。 在每個(gè)平面內(nèi)，采用了分層結(jié)構(gòu)。層次劃分考慮的是：為了實(shí)現(xiàn)綜合交換、復(fù)用和傳輸，設(shè)計(jì)了業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)層，它就是協(xié)議參考模型中的atm層；為實(shí)現(xiàn)對(duì)不同類型業(yè)務(wù)的不同處理，設(shè)計(jì)了一組平行的業(yè)務(wù)相關(guān)層，它就是atm適配層(aal：atm adaptation layer)；物理層則對(duì)atm層屏

14、蔽不同物理媒介的差異。因此也就有了atm四層模型，即物理層、atm層、aal層和高層。表9.1給出了各個(gè)層的功能。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)表表9.1 atm各層功能各層功能第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 1物理層物理層 物理層利用通信線路的比特流傳送功能實(shí)現(xiàn)atm信元的傳送。這種傳送功能是不可靠的。通過(guò)物理層傳送的atm信元可能丟失，它的信息域部分也可能發(fā)生錯(cuò)誤。但是，在順序傳送多個(gè)atm信元時(shí)，傳送過(guò)程不會(huì)發(fā)生順序的顛倒。 物理層(phy)包含兩個(gè)子層：物理媒介子層(pm：physical media dependent sublayer)和傳輸會(huì)聚子層(tc：transmission converg

15、ence sublayer)。pm的功能依賴于傳輸媒介的外部特性(光纖、微波、雙絞線等)，主要功能有比特傳遞和定時(shí)校準(zhǔn)、線路編碼和電光轉(zhuǎn)換等。tc負(fù)責(zé)會(huì)聚物理層操作，它不依賴于具體媒介。tc子層完成如下主要功能：第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) (1) 傳輸幀生成和恢復(fù)。發(fā)送側(cè)將atm信元裝入傳輸幀結(jié)構(gòu)中，接收側(cè)從收到的幀中取出atm信元。具體的操作取決于物理層上幀的類型。例如，信元可以裝在sdh幀中，也可以裝在pdh幀中。 (2) 信元定界。在源端點(diǎn)它負(fù)責(zé)定義信元的邊界，而在接收端點(diǎn)是從接收到的連續(xù)比特流中確定各個(gè)信元的起始位置，恢復(fù)所有信元。itu-t建議利用信元頭中的前四個(gè)字節(jié)和hec來(lái)定界。 (

16、3) 信頭處理。在源端點(diǎn)它負(fù)責(zé)產(chǎn)生信頭差錯(cuò)控制域(hec：head error check)，而在接收端點(diǎn)它負(fù)責(zé)對(duì)hec進(jìn)行處理，以確定該信頭在傳送過(guò)程中是否有錯(cuò)。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) (4) 信元速率解耦。atm層送來(lái)的信元速率可能和線路上的信息傳送速率不一致，為了填補(bǔ)信元間的空隙，發(fā)送端插入空閑信元，以適配傳輸線路上的帶寬容量，接收端剔除空閑信元。 與osi模型相比，atm物理層大體包括了osi的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。其中，pm子層相當(dāng)于osi物理層；tc子層相當(dāng)于osi數(shù)據(jù)鏈路層，但其功能大大地簡(jiǎn)化了，只保留了對(duì)信元頭的校驗(yàn)和信元定界功能。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 2atm層層 atm層利

17、用物理層提供的傳送功能，向外部提供傳送atm信元的能力。atm層是與物理層相互獨(dú)立的。不管信元是在光纖、雙絞線上，還是在其他媒介上傳送，無(wú)論速率如何，atm層均以統(tǒng)一的信元標(biāo)準(zhǔn)格式完成復(fù)用、交換和選路。atm層具有以下四種主要功能： (1) 信元復(fù)用和解復(fù)用。在源端點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)來(lái)自各個(gè)邏輯連接的信元進(jìn)行復(fù)接，在目的端對(duì)接收的信元流進(jìn)行解復(fù)用。 (2) vpi/vci處理。在每個(gè)atm節(jié)點(diǎn)為信元選路，建立端到端的邏輯連接。atm邏輯連接是通過(guò)虛通路標(biāo)識(shí)vpi(vp identifier)和虛信道標(biāo)識(shí)vci(vc identifier)來(lái)識(shí)別的。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) (3) 信頭產(chǎn)生和處理。在呼叫建

18、立階段，各節(jié)點(diǎn)分配vpi/vci；在信息傳送階段各節(jié)點(diǎn)翻譯vpi/vci，如在目的端點(diǎn)可以把vpi/vci翻譯成服務(wù)接入點(diǎn)(sap)。 (4) 一般流量控制。在用戶網(wǎng)絡(luò)接口(uni)處，用atm信頭中的一般流量控制域來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制。 總之，atm層的主要工作是產(chǎn)生atm信元的信頭并進(jìn)行處理。atm層可以為不同的用戶指定不同的vpi/vci。atm層具有osi網(wǎng)絡(luò)層的功能。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 3aal層層 aal層介于atm層和高層之間，負(fù)責(zé)將不同類型業(yè)務(wù)信息適配成atm信元。適配的原因是由于各種業(yè)務(wù)(語(yǔ)音、數(shù)據(jù)和圖像等)所要求的業(yè)務(wù)質(zhì)量(如時(shí)延、差錯(cuò)率等)不同。在把各個(gè)業(yè)務(wù)的原信號(hào)處理成信

19、元時(shí)，應(yīng)消除其質(zhì)量條件的差異。換個(gè)角度說(shuō)，atm層只統(tǒng)一了信元格式，為各種業(yè)務(wù)提供了公共的傳輸能力，而并沒(méi)有滿足大多數(shù)應(yīng)用層(高層)的要求，故需要用aal層來(lái)做atm層與應(yīng)用層之間的橋梁。 aal層具有osi傳輸層、會(huì)話層和表示層的功能。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 4高層高層 高層根據(jù)不同的業(yè)務(wù)(數(shù)據(jù)、信令或用戶信息等)特點(diǎn)，完成其端到端的協(xié)議功能。如支持計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信和lan的數(shù)據(jù)通信，支持圖像和電視業(yè)務(wù)及電話業(yè)務(wù)等。高層對(duì)應(yīng)于osi的應(yīng)用層。 傳送用戶信息的端到端atm協(xié)議模型見(jiàn)圖9.2。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)圖9.2 端到端atm協(xié)議模型端點(diǎn)高層aalatmphyatm 交換 atm 交換端

20、點(diǎn)高層aalatmphyatmphyatmphy第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 上述各層(物理層、atm層、aal層)的功能全部或部分地呈現(xiàn)在具體atm設(shè)備中，比如在atm終端或終端適配器中，為了適配不同的應(yīng)用業(yè)務(wù)，需要有aal層功能支持不同業(yè)務(wù)的接入；在atm交換設(shè)備和交叉連接設(shè)備中，需要用到信頭的選路信息，因而atm層是必須有的支持；而在傳輸系統(tǒng)中需要物理層功能的支持。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)9.2 atm 網(wǎng)網(wǎng) 絡(luò)絡(luò)9.2.1 atm網(wǎng)絡(luò)組成和接口網(wǎng)絡(luò)組成和接口 1atm網(wǎng)絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò)組成圖圖9.3 atm網(wǎng)絡(luò)組成網(wǎng)絡(luò)組成atm 交換機(jī)atm 交換機(jī)atm 交換機(jī)atm 交換機(jī)atm 交換機(jī)用戶終端

21、設(shè)備用戶終端設(shè)備用戶終端設(shè)備uniunip-unip-nnib-icinninninni公用 atm 網(wǎng)專用 atm 網(wǎng)至其他公用atm 網(wǎng)p-uni第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 1) atm交換機(jī) atm交換機(jī)是atm寬帶網(wǎng)絡(luò)中的核心設(shè)備，它完成物理層和atm層的功能。對(duì)于物理層，它的主要工作是對(duì)不同傳送媒質(zhì)電器特性的適配；對(duì)于atm層，它的主要工作是完成atm信元的交換，也就是atm信頭中vpi/vci的變換。 vpi/vci的變換方法有兩種，即自選路由法和轉(zhuǎn)發(fā)表控制法。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) (1) 自選路由法。自選路由法是通過(guò)給信元加一些尋路標(biāo)識(shí)來(lái)提供快速選路功能的。在自選路由交換中，vpi

22、/vci的翻譯任務(wù)必須在交換網(wǎng)絡(luò)的輸入端完成。輸入端在信頭前插入內(nèi)部標(biāo)識(shí)符m和n，因而交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的信元格式大于53個(gè)字節(jié)。信頭擴(kuò)展要求增加內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的速度。每個(gè)連接(從輸入到輸出)都有一個(gè)特定的交換網(wǎng)內(nèi)部標(biāo)識(shí)符，這個(gè)內(nèi)部標(biāo)識(shí)符因交換矩陣而異。在一個(gè)點(diǎn)到多點(diǎn)的連接中，給vpi/vci分配一個(gè)多路交換標(biāo)識(shí)，根據(jù)它復(fù)制信元并選路送往各目的端。圖9.4是自選路由交換單元構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò)對(duì)信頭的處理過(guò)程。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)圖9.4 自選路由交換b n m信頭變換和擴(kuò)展自選路由交換模塊信元vci/vpi去掉 m去掉 n輸入端的信頭變換a tableabnmbn自選路由交換模塊b新vpi/vci內(nèi)部信頭

23、m、n舊 vpi/vci第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) (2) 轉(zhuǎn)發(fā)表控制法。轉(zhuǎn)發(fā)表控制方法需要在交換矩陣內(nèi)存儲(chǔ)大量的路由表，每個(gè)表項(xiàng)都包括新的vpi/vci和對(duì)應(yīng)的輸出端口號(hào)或鏈路號(hào)。當(dāng)信元到達(dá) atm交換機(jī)后，如果交換機(jī)讀到的 vpi/vci與路由表中的一致，就會(huì)很快自動(dòng)找到輸出端口并更新信頭的vpi/vci值，發(fā)往下一個(gè)節(jié)點(diǎn)(信頭必須按輸出端口的要求進(jìn)行轉(zhuǎn)換)。圖9.5是轉(zhuǎn)發(fā)表控制法交換單元構(gòu)成的交換網(wǎng)絡(luò)對(duì)信頭的處理過(guò)程。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)圖9.5 轉(zhuǎn)發(fā)表控制交換cm交換模塊信元vci/vpi每級(jí)的信頭變換a tableac新 vpi/vci輸出端口號(hào)舊 vpi/vci端口 mbn交換模塊c

24、 tableb端口 n第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 2) atm端系統(tǒng)端系統(tǒng) atm端系統(tǒng)有兩類：在純端系統(tǒng)有兩類：在純atm網(wǎng)絡(luò)中，端系統(tǒng)就網(wǎng)絡(luò)中，端系統(tǒng)就是各種終端是各種終端(如如pc、工作站、視頻解碼器、電纜或、工作站、視頻解碼器、電纜或xdsl調(diào)制解調(diào)器等調(diào)制解調(diào)器等)，是產(chǎn)生和接收，是產(chǎn)生和接收atm信元的；在信元的；在互連的網(wǎng)絡(luò)中，端系統(tǒng)就是互連設(shè)備互連的網(wǎng)絡(luò)中，端系統(tǒng)就是互連設(shè)備(如路由器如路由器)，也，也叫做虛終端，不是產(chǎn)生和接收信息的端點(diǎn)的，不過(guò)，叫做虛終端，不是產(chǎn)生和接收信息的端點(diǎn)的，不過(guò)，可以連接不同的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)可以采用相同或不同可以連接不同的網(wǎng)絡(luò)，這些網(wǎng)絡(luò)可以采用相同或不

25、同的技術(shù)。的技術(shù)。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 2atm通信網(wǎng)接口通信網(wǎng)接口 用atm技術(shù)可以構(gòu)建atm公用網(wǎng)和專用網(wǎng)。公用網(wǎng)為所有用戶服務(wù)，而專用網(wǎng)為某一企業(yè)或單位用戶服務(wù)。無(wú)論是公用網(wǎng)還是專用網(wǎng)，都是通過(guò)實(shí)現(xiàn)用戶網(wǎng)絡(luò)接口(uni：user network interface)、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口(nni：network netnode interface)和寬帶互連接口(b-ici：broadband inter-carrier interface)的功能和信令為用戶提供包括信元中繼在內(nèi)的各種業(yè)務(wù)的傳送。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 1) 用戶網(wǎng)絡(luò)接口 用戶網(wǎng)絡(luò)接口完成用戶網(wǎng)絡(luò)接口的信令處理和vp/vc交換

26、操作。根據(jù)atm網(wǎng)絡(luò)類型，用戶網(wǎng)絡(luò)接口分為公用用戶網(wǎng)絡(luò)接口(簡(jiǎn)稱uni)和專用用戶網(wǎng)絡(luò)接口 puni(private uni)。專用網(wǎng)用戶經(jīng)puni與專用網(wǎng)atm交換機(jī)連接。用戶或?qū)Ｓ镁W(wǎng)與公用網(wǎng)的連接通過(guò)uni實(shí)現(xiàn)。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 2) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口完成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間的信令處理和vp/vc交換操作。nni是公用網(wǎng)中交換機(jī)的接口，pnni(private nni)是專用網(wǎng)中交換機(jī)之間的接口。 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口標(biāo)準(zhǔn)包括各種物理接口、atm層接口、管理接口和相關(guān)信令的定義。pnni還包括專用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口路由選擇的技術(shù)規(guī)范。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 3) b-ici 不同運(yùn)營(yíng)商組建的atm

27、 網(wǎng)間通過(guò)b-ici互連。其技術(shù)規(guī)范包括各種物理接口、atm層接口、管理接口和高層功能接口。高層接口用于atm和各種業(yè)務(wù)互通。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 3典型典型atm物理層接口介紹物理層接口介紹 1) sdh接口 sdh接口用于光纖骨干網(wǎng)。它以sdh傳輸幀為基本結(jié)構(gòu)將信元流映射到sdh凈荷內(nèi)。sdh的基本幀為stm-1，多個(gè) stm-1幀可以多路復(fù)用為高速信號(hào)，stm-n信號(hào)就是以n倍stm-1速率傳輸?shù)男盘?hào)，它攜帶n倍stm-1幀信息容量。目前，基于sdh傳輸方式有兩種接口用于atm網(wǎng)，即stm-l和stm-4。 它們的速率分別是155.52 mb/s和622.08 mb/s。第9章 atm

28、 網(wǎng) 絡(luò) 2) pdh接口 為了和原有的傳輸系統(tǒng)兼容，pdh接口也是典型的atm網(wǎng)絡(luò)物理接口。它以pdh幀為基本結(jié)構(gòu)將atm信元映射到pdh幀的時(shí)隙中。我國(guó)常用的pdh接口有兩種：e1和e3。e1的速率為2.048 mb/s，e3的速率為34.368 mb/s。它們的線路編碼形式為hdb3，傳輸線是同軸電纜。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 3) 基于fddi的4b/5b接口 atm論壇為專用uni定義了fddi物理層的125mbaud(兆波特)多模光纖接口。此接口的物理媒介子層采用4b/5b線路編碼，速率為100 mb/s， 線路編碼形式為非歸零(nrz)編碼。這種4b/5b 編碼接口沒(méi)有幀加載于物理

29、鏈路中，即4b/5b沒(méi)有幀結(jié)構(gòu)，因此在信元傳輸方式上，不是將一組信元裝在幀結(jié)構(gòu)中進(jìn)行傳輸?shù)?，而是從起始信元開(kāi)始逐個(gè)傳輸?shù)模虼朔Q4b/5b編碼的接口為基于信元的接口。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)9.2.2 atm的邏輯連接的邏輯連接 atm采用面向連接的工作方式，為了提供端到端的信息傳送能力，atm層在接入點(diǎn)之間建立虛連接，并在整個(gè)呼叫期間保持虛連接。根據(jù)寬帶網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，atm層的邏輯連接是在兩個(gè)等級(jí)上建立的，即虛信道(channel)級(jí)和虛通路(path)級(jí)。 1虛信道和虛信道連接虛信道和虛信道連接(virtual channel and virtual channel connection) 虛

30、信道vc指的是atm信元的單向通信能力。它是一個(gè)一般性的概念，與其相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)實(shí)在概念是虛信道鏈路(vc link)和虛信道連接(vcc：virtual channel connection)。虛信道鏈路是兩個(gè)相鄰atm實(shí)體間傳遞atm信元的單向通信能力，用一個(gè)vci(vc identifier)來(lái)標(biāo)識(shí)。在atm 復(fù)用線上具有相同vci的信元是在同一個(gè)vc上傳送的。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 級(jí)連的vc鏈路組成vcc。一條vcc在兩個(gè)vcc端點(diǎn)之間延伸。在點(diǎn)到多點(diǎn)的情況下，一條vcc有兩個(gè)以上的端點(diǎn)。vcc端點(diǎn)是atm層和aal層交換信元凈荷的地方。 在虛信道等級(jí)上，vcc可以提供用戶到用戶，用戶

31、到網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的信息傳送。在同一個(gè)vcc上，信元的次序始終保持不變。 vc交換機(jī)完成vc路由選擇的功能，這個(gè)功能包括將輸入vc鏈路的vci值翻譯成輸出vc鏈路的vci值。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)2虛通路和虛通路連接虛通路和虛通路連接(virtual path and virtual path connection) 一個(gè)綜合通信網(wǎng)要支持多個(gè)終端用戶的多種通信一個(gè)綜合通信網(wǎng)要支持多個(gè)終端用戶的多種通信業(yè)務(wù)，網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)大量的業(yè)務(wù)，網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)大量的速率不等速率不等的虛信道，在高速的虛信道，在高速環(huán)境下對(duì)這些虛信道進(jìn)行管理，難度很大。為此，引環(huán)境下對(duì)這些虛信道進(jìn)行管理，難度很大。為此，引入了分級(jí)的方

32、法，即將入了分級(jí)的方法，即將多個(gè)虛信道組成虛通路多個(gè)虛信道組成虛通路vp(virtual path)。 與與vc相似，定義相似，定義vp鏈路和鏈路和vp連接連接(vpc)兩個(gè)概兩個(gè)概念。念。vp鏈路是一束具有相同端點(diǎn)的鏈路是一束具有相同端點(diǎn)的 vc鏈路，端到端鏈路，端到端的多段的多段vp鏈路組成鏈路組成vpc，vp鏈路用鏈路用vpi來(lái)標(biāo)識(shí)。一條來(lái)標(biāo)識(shí)。一條vpc在兩個(gè)在兩個(gè)vpc端點(diǎn)之間延伸，在點(diǎn)到多點(diǎn)的情況下，端點(diǎn)之間延伸，在點(diǎn)到多點(diǎn)的情況下，一條一條vpc有兩個(gè)以上的端點(diǎn)。有兩個(gè)以上的端點(diǎn)。vpc端點(diǎn)是端點(diǎn)是vci產(chǎn)生、產(chǎn)生、變換或終止的地方。變換或終止的地方。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 在虛

33、通路等級(jí)上，vpc可以提供用戶到用戶，用戶到網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)的信息傳送。一個(gè)vpc中的每一條vc鏈路都能保證其上面的信元不改變次序。 vp交換機(jī)完成vp路由選擇的功能，即將輸入vp鏈路的vpi值翻譯成輸出vp鏈路的vpi值。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)3vcc和和vpc之間的關(guān)系之間的關(guān)系圖9.6 傳輸線路，vp和vc之間的關(guān)系vpvcvpvcvpvc傳輸線路vcvcvcvpvpvp第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 在一個(gè)給定接口上，兩個(gè)分別屬于不同vp的vc可以有同樣的vci值。因此在一個(gè)接口上用vpi和vci兩個(gè)值才能完全地標(biāo)識(shí)一個(gè)vc。 虛信道連接vcc和虛通路連接vpc的關(guān)系如圖9.7所示。vcc由多

34、段vc鏈路組成，每段vc鏈路有各自的vci，因此在vcc上任何一個(gè)特定的vci都沒(méi)有端到端的意義。每條vc鏈路和其他與其同路的vc鏈路一起組成了一個(gè)vpc。這個(gè)vpc可以由多段vp鏈路連接而成，每當(dāng)vp被交換時(shí)，vpi就要改變，但是整個(gè)vpc中的全部vc鏈路都不改變自己的vci值。因此我們得出的結(jié)論是：vci值改變時(shí)支持它的vpi一定相應(yīng)地改變，而vpi改變時(shí)，其中的vci不一定改變。換句話說(shuō)，vp可以單獨(dú)交換，而vc的交換必然和vp交換一起進(jìn)行。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)圖圖9.7 vcc和和vpc的關(guān)系的關(guān)系虛信道連接 vccvc 鏈路vc 鏈路虛通路連接 vpcvpc 端點(diǎn)vpc 端點(diǎn)vpi

35、ivcixvciy虛信道級(jí)虛通路級(jí)vcc 端點(diǎn)vcc 端點(diǎn)vc 鏈路vcizvp 鏈路vpijvp 鏈路vpikvp 鏈路第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 虛連接虛連接(vc：virtual connection)有兩種：一種稱有兩種：一種稱為永久虛連接為永久虛連接(pvc：permanent virtual connection)，指網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間固定的連接，可以通過(guò)管理功能來(lái)修指網(wǎng)絡(luò)兩端點(diǎn)間固定的連接，可以通過(guò)管理功能來(lái)修改；另一種為交換虛連接改；另一種為交換虛連接(svc：switched virtual connection)，通過(guò)信令系統(tǒng)建立，每次建立的都可能，通過(guò)信令系統(tǒng)建立，每次建立的都可能

36、不一樣。不一樣。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)9.2.3 vp交換和交換和vc交換交換 1vc交換交換 vpi和vci作為邏輯鏈路標(biāo)識(shí)，只是局部有效的，也就是說(shuō)，每個(gè)vpi/vci的作用范圍只局限在鏈路級(jí)，即鏈路及與之相連的收/發(fā)器。每個(gè)交換節(jié)點(diǎn)在讀取vpi/vci值后，根據(jù)本地的轉(zhuǎn)發(fā)表，查找對(duì)應(yīng)的輸出vpi/vci進(jìn)行交換并改變vpi/vci的值。因此，信元流過(guò)vpc/vcc時(shí)要經(jīng)過(guò)多次中繼，見(jiàn)圖9.8。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)圖9.8 vc交換vpi1vci6交換機(jī)1atmunivpi2vci15vpi16vci8vpi1vci6交換機(jī) 1端口1端口3端口2交換機(jī)2atmnni端口4端口1交換機(jī)3端

37、口2atmuni輸入端口1vpi/vci1/6輸出端口32/15vpi/vci交換機(jī) 2輸入端口2vpi/vci2/15輸出端口416/8vpi/vci交換機(jī) 3輸入端口1vpi/vci16/8輸出端口21/6vpi/vciatmnni第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 圖中交換機(jī)1的3端口和交換機(jī)2的2端口之間有一條傳輸線路，交換機(jī)2的4端口連接交換機(jī)3的1端口。發(fā)端用戶使用vpi1/vci6接入交換機(jī)1；交換機(jī)1將輸入vpi1/vci6轉(zhuǎn)換為輸出vpi2/vci15，交換機(jī)2再將輸入vpi2/vci15轉(zhuǎn)換為輸出vpi16/vci8。這里vpi和vci組合構(gòu)成了網(wǎng)絡(luò)的每段鏈路。最后，交換機(jī)3將 vpi

38、16/vci8轉(zhuǎn)換成目的地的vpil/vci6。目的地的vpi和vci不必與起點(diǎn)的vpi和vci相同。 這種交換機(jī)根據(jù)整個(gè)vpi和vci字段來(lái)交換的方式叫vc交換。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 2vp交換交換 在高速的骨干網(wǎng)中，可能同時(shí)有幾百萬(wàn)個(gè)用戶通信，其中可能同時(shí)有幾千個(gè)vc在使用同一個(gè)vp。如果網(wǎng)中的所有交換機(jī)都進(jìn)行vc交換，就要對(duì)幾百萬(wàn)個(gè)獨(dú)立的通信選路轉(zhuǎn)發(fā)。這會(huì)增加骨干節(jié)點(diǎn)處理難度，降低轉(zhuǎn)發(fā)速率。如果骨干交換機(jī)把這些vc做為一個(gè)完整單元看待，只根據(jù)vpi字段選路轉(zhuǎn)發(fā)信息，這種交換方式就叫vp交換。 vp交換意味著只根據(jù)vpi字段來(lái)進(jìn)行交換。它是將一條vp上所有的vc鏈路全部轉(zhuǎn)送到另一條vp上

39、去，而這些vc鏈路的vci值都不改變，如圖9.9所示。vp交換的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單，可以看成傳輸通道中某個(gè)等級(jí)數(shù)字復(fù)用線的交叉連接。在骨干網(wǎng)外，交換機(jī)仍然進(jìn)行vc交換。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) atm網(wǎng)絡(luò)中vp和vc上的通信可以是對(duì)稱雙向、不對(duì)稱雙向或單向的。itu-t建議為一個(gè)通信的兩個(gè)傳輸方向分配同一個(gè)vci值，對(duì)vpi值也按同樣方法分配。這種分配方法容易實(shí)現(xiàn)，且有利于辨別同一通信過(guò)程涉及的兩個(gè)傳輸方向。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)圖9.9 vp交換vpi1vci6交換機(jī)1atmunivpi2vci6vpi16vci6vpi1vci6交換機(jī) 1端口1端口3端口2交換機(jī)2atmnni端口4端口1交換機(jī)3端

40、口2atmuni輸入端口1vpi1輸出端口32vpi交換機(jī) 2輸入端口2vpi2輸出端口416vpi交換機(jī) 3輸入端口1vpi16輸出端口21vpiatmnni第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)9.3 atm 信信 元元 1atm信元的組成信元的組成 atm信元由信元由53個(gè)字節(jié)的固定長(zhǎng)度組成，其中前個(gè)字節(jié)的固定長(zhǎng)度組成，其中前5個(gè)個(gè)字節(jié)為信元頭，后字節(jié)為信元頭，后48個(gè)字節(jié)為信息域。信元的大小與個(gè)字節(jié)為信息域。信元的大小與業(yè)務(wù)類型無(wú)關(guān)，任何業(yè)務(wù)的信息都經(jīng)過(guò)切割封裝成相業(yè)務(wù)類型無(wú)關(guān)，任何業(yè)務(wù)的信息都經(jīng)過(guò)切割封裝成相同長(zhǎng)度、統(tǒng)一格式的信元。信元結(jié)構(gòu)如圖同長(zhǎng)度、統(tǒng)一格式的信元。信元結(jié)構(gòu)如圖9.10所示。所示。

41、 信元從第信元從第1個(gè)字節(jié)開(kāi)始順序向下發(fā)送，在同一字節(jié)個(gè)字節(jié)開(kāi)始順序向下發(fā)送，在同一字節(jié)中從第中從第8位開(kāi)始發(fā)送。信元內(nèi)所有的信息段都以首先發(fā)位開(kāi)始發(fā)送。信元內(nèi)所有的信息段都以首先發(fā)送的比特為最高比特送的比特為最高比特(msb)。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)圖9.10 信元組成結(jié)構(gòu)發(fā)送次序發(fā)送次序信頭5 字節(jié)48 字節(jié)信息段信頭(5 字節(jié))87654321信息段(48 字節(jié))15653第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 2atm信元頭信元頭 圖圖9.11給出給出atm信元的信頭格式。信元的信頭格式。atm信頭的結(jié)構(gòu)信頭的結(jié)構(gòu)在在uni和和nni上稍有不同。上稍有不同。 atm信元頭各部分功能如下：信元頭各部分功

42、能如下： gfc(generic flow control)：一般流量控制，占：一般流量控制，占4 bit。為了控制共享傳輸媒體的多個(gè)終端的接入而定義了。為了控制共享傳輸媒體的多個(gè)終端的接入而定義了gfc，由，由gfc控制用戶終端方向的信息流量，減小用戶控制用戶終端方向的信息流量，減小用戶側(cè)出現(xiàn)的短期過(guò)載。側(cè)出現(xiàn)的短期過(guò)載。 vpi：虛通路標(biāo)識(shí)碼。：虛通路標(biāo)識(shí)碼。uni和和 nni中的中的vpi字段分別字段分別是是8 bit和和12 bit，可分別標(biāo)識(shí)，可分別標(biāo)識(shí) 28條和條和212條虛通路。條虛通路。 vci：虛信道標(biāo)識(shí)碼。用于虛信道路由選擇，它既：虛信道標(biāo)識(shí)碼。用于虛信道路由選擇，它既適用

43、于適用于uni，也適用于，也適用于nni。該字段有。該字段有16 bit，故對(duì)每個(gè)，故對(duì)每個(gè) vp定義了定義了216條虛信道。條虛信道。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)圖9.11 atm信元信頭格式(a) uni格式；(b) nni格式bit8 7 6 5 4 3 2 1gfcvpivpivcivcivcipticlphec12345bit8 7 6 5 4 3 2 1vpivpivcivcivcipticlphec12345(a)(b)第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) pti(payload type) pti(payload type)：信息類型指示段，也叫凈荷類型指示：信息類型指示段，也叫凈荷類型指示段，占

44、段，占3bit3bit，用來(lái)標(biāo)識(shí)信息字段中的內(nèi)容是用戶信息還是控制信，用來(lái)標(biāo)識(shí)信息字段中的內(nèi)容是用戶信息還是控制信息。息。 clp(cell loss priority)clp(cell loss priority)：信元丟失優(yōu)先級(jí)，占：信元丟失優(yōu)先級(jí)，占1bit1bit，用，用于表示信元的相對(duì)優(yōu)先等級(jí)。在于表示信元的相對(duì)優(yōu)先等級(jí)。在atmatm網(wǎng)中，接續(xù)采用統(tǒng)計(jì)多路復(fù)網(wǎng)中，接續(xù)采用統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用方式，所以當(dāng)發(fā)生過(guò)載、擁塞而必須扔掉某些信元時(shí)，優(yōu)先級(jí)用方式，所以當(dāng)發(fā)生過(guò)載、擁塞而必須扔掉某些信元時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的信元先于優(yōu)先級(jí)高的信元被拋棄。低的信元先于優(yōu)先級(jí)高的信元被拋棄。clpclp可用來(lái)確保重

45、要的信可用來(lái)確保重要的信元不丟失。具體應(yīng)用是元不丟失。具體應(yīng)用是clp=0clp=0的信元具有高優(yōu)先級(jí)；的信元具有高優(yōu)先級(jí)；clp=lclp=l的信元的信元優(yōu)先級(jí)低。優(yōu)先級(jí)低。 hec(header error check)hec(header error check)：信頭差錯(cuò)控制，占：信頭差錯(cuò)控制，占8bit8bit，用于，用于信頭差錯(cuò)的檢測(cè)、糾正及信元定界。這種無(wú)需任何幀結(jié)構(gòu)就能對(duì)信頭差錯(cuò)的檢測(cè)、糾正及信元定界。這種無(wú)需任何幀結(jié)構(gòu)就能對(duì)信元進(jìn)行定界的能力是信元進(jìn)行定界的能力是atmatm特有的優(yōu)點(diǎn)。特有的優(yōu)點(diǎn)。atmatm由于信頭的簡(jiǎn)化，從由于信頭的簡(jiǎn)化，從而大大地簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的交換和處理

46、功能。而大大地簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)的交換和處理功能。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 3 3信元的傳輸信元的傳輸 用戶有通信需求時(shí)，首先請(qǐng)求建立連接，請(qǐng)求中用戶有通信需求時(shí)，首先請(qǐng)求建立連接，請(qǐng)求中攜帶通信的被叫地址、本次通信需要的帶寬和服務(wù)質(zhì)攜帶通信的被叫地址、本次通信需要的帶寬和服務(wù)質(zhì)量量(qos)(qos)。請(qǐng)求消息從源端沿著信令。請(qǐng)求消息從源端沿著信令vcvc走向目的端。沿走向目的端。沿途各交換節(jié)點(diǎn)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源決定是否接納呼叫。若接途各交換節(jié)點(diǎn)依據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源決定是否接納呼叫。若接受呼叫，就給各段鏈路分配受呼叫，就給各段鏈路分配vpi/vcivpi/vci，并在各交換機(jī)內(nèi)，并在各交換機(jī)內(nèi)建立控制轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)表，

47、路由選擇算法決定消息要通建立控制轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)表，路由選擇算法決定消息要通達(dá)目的地的路徑，從而也決定了虛連接的路徑。達(dá)目的地的路徑，從而也決定了虛連接的路徑。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 信元傳送階段，高層用戶信息經(jīng)過(guò)切割封裝成信元送給入端交換機(jī)，交換機(jī)按已確定的轉(zhuǎn)發(fā)表轉(zhuǎn)發(fā)信息至目的地。目的地將一個(gè)個(gè)信元重新恢復(fù)成原始信息遞交給高層用戶。信元的傳送過(guò)程見(jiàn)圖9.12。在通信期間沿途各交換機(jī)要監(jiān)視和管理連接，預(yù)防網(wǎng)絡(luò)內(nèi)流量過(guò)載。 通信結(jié)束后，用呼叫結(jié)束請(qǐng)求拆除vpc和 vcc，釋放分配的 vpi和 vci。 從技術(shù)上講，連接建立和拆除并不是atm層的功能，而是由控制平面使用的一個(gè)高度復(fù)雜的，叫做q.2931

48、(stiller，1995)的協(xié)議來(lái)處理的。然而，邏輯上處理建立網(wǎng)絡(luò)層連接的地點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)層，并且類似的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議都是在這里進(jìn)行連接建立的。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)aalatmatm 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)視頻語(yǔ)音t48 字節(jié)ht凈荷t48 字節(jié)ht凈荷t48 字節(jié)ht凈荷t48 字節(jié)ht凈荷ch53 字節(jié)t48 字節(jié)ht凈荷ch53 字節(jié)t48 字節(jié)ht凈荷ch53 字節(jié)atmt48 字節(jié)ht凈荷ch53 字節(jié)t48 字節(jié)ht凈荷ch53 字節(jié)t48 字節(jié)ht凈荷ch53 字節(jié)aalt48 字節(jié)ht凈荷t48 字節(jié)ht凈荷t48 字節(jié)ht凈荷數(shù)據(jù)視頻語(yǔ)音圖9.12 atm信元傳送第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)9.4 a

49、al aal的作用是將各種高層信息變換成標(biāo)準(zhǔn)信元凈荷，或者做相反變換。aal可進(jìn)一步分為兩個(gè)子層：信元拆裝子層和會(huì) 聚子層。 信元拆裝子層(sar：segmentation and reassembly sublayer)位于all層的下面，其作用是將一個(gè)虛連接的全部信元凈荷組裝成數(shù)據(jù)單元并交給高層或在相反方向上將高層信息拆成一個(gè)虛連接上的信元凈荷。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 會(huì)聚子層(cs：convergence sublayer)位于all層的上面，其作用與各類業(yè)務(wù)相關(guān)，根據(jù)業(yè)務(wù)質(zhì)量要求，提供不同業(yè)務(wù)所需的附加功能。如控制信元的延時(shí)抖動(dòng)，在接收端恢復(fù)發(fā)送端的時(shí)鐘頻率，以及對(duì)幀進(jìn)行差錯(cuò)控制和流控

50、等。如果需要，會(huì)聚子層還可細(xì)化為公共部分匯聚子層(cpcs：common part convergence sublayer)和業(yè)務(wù)特定匯聚子層(sscs：service specific convergence sublayer)。 itu-t按照信源和信宿之間的定時(shí)關(guān)系、比特率、連接方式將aal層業(yè)務(wù)分成四類，見(jiàn)表9.2。 第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)表表9.2 aal支持的業(yè)務(wù)類型支持的業(yè)務(wù)類型第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) a類：信源和信宿之間需要定時(shí)關(guān)系，業(yè)務(wù)具有恒定的比特率(cbr：constant bit rate)，是面向連接的。a類業(yè)務(wù)具有類似于電路交換網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，因此把a(bǔ)tm網(wǎng)絡(luò)

51、提供的這類業(yè)務(wù)稱為“電路仿真(circuit simulation)”業(yè)務(wù)。 b類：信源和信宿之間需要定時(shí)關(guān)系，業(yè)務(wù)也是面向連接的，但是信息傳送可以是變比特率(vbr)的。a、b類的不同點(diǎn)是業(yè)務(wù)是否具有恒定比特率。顯然類型b具有更大的自由度，適合恒定質(zhì)量的壓縮信息，如音頻、視頻傳送，但是這種業(yè)務(wù)類型對(duì)網(wǎng)絡(luò)的資源管理、流量監(jiān)測(cè)和控制提出了更高的要求。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) c類：信源和信宿之間不存在定時(shí)關(guān)系，傳輸速率是可變的，但具有面向連接的特征。此類業(yè)務(wù)適合面向連接的數(shù)據(jù)和信令傳輸，與傳統(tǒng)的x.25協(xié)議支持的業(yè)務(wù)是一致的。 d類：信源和信宿之間不存在定時(shí)關(guān)系，傳輸速率可變且具有無(wú)連接特征，適合

52、傳送無(wú)連接的數(shù)據(jù)，例如交換的多兆比特?cái)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)(smds：switched multimegabit data services)在atm網(wǎng)絡(luò)上的實(shí)現(xiàn)，以及ip數(shù)據(jù)包在atm上的傳送。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 上述業(yè)務(wù)類型可以分為實(shí)時(shí)傳輸業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。由于實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)必須采用面向連接的方式，但是有速率是否恒定之分，因此itu-t制定了aal1和aal2兩種適配協(xié)議，分別針對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的a和b兩種類型。數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)或信令信息的速率一般是可變的，區(qū)別在于是否采用面向連接方式。itu-t制定的aal3/4適配協(xié)議支持c和d兩類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的傳輸，atm論壇提出的aal5適配協(xié)議支持c類數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的

53、傳輸。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)9.4.1 aal1 aal1是用于a類業(yè)務(wù)傳輸?shù)膮f(xié)議。a類傳輸是指實(shí)時(shí)的、恒定比特率的、面向連接的傳輸。例如非壓縮的音頻和視頻數(shù)據(jù)，輸入的是比特流，不存在報(bào)文分界。對(duì)于這種傳輸，沒(méi)有使用錯(cuò)誤檢測(cè)協(xié)議，因?yàn)橛沙瑫r(shí)和重發(fā)機(jī)制引入的延遲是不能接受的。但是，丟失信元時(shí)會(huì)通知應(yīng)用程序，由它采取措施(如果可能的話)來(lái)進(jìn)行彌補(bǔ)。 aal1分為兩個(gè)子層：分段和重裝子層(sar)、會(huì)聚子層(cs)。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)1sar圖9.13 aal1的sar-pdu凈荷非 p 信元(序號(hào)1，3，5，7)csi sn crcsnpsar-pdu 凈荷1 字節(jié)47 字節(jié)p 信元(序號(hào)0，

54、2，4，6)csi sn crcsnpsar-pdu 凈荷1 字節(jié)46 字節(jié)sar-pdu 頭指針1 字節(jié)第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 發(fā)端sar子層從cs子層接收47字節(jié)的數(shù)據(jù)塊，然后加上1字節(jié)的控制信息，組成sar-pdu。接收端sar子層從atm層獲得48字節(jié)數(shù)據(jù)塊，分離出控制信息，把47字節(jié)sar-pdu凈荷上送至cs子層。1字節(jié)的信元頭中，包含1 bit匯聚子層指示符csi和3 bit的信元序號(hào)sn，之后的3位序號(hào)保護(hù)字段crc和1 位奇偶校驗(yàn)和snp，可以糾正信元序號(hào)字段中的單比特錯(cuò)誤，并且可以檢測(cè)出兩個(gè)比特的錯(cuò)誤。 csi用于傳送cs子層間的信息(如定時(shí)和結(jié)構(gòu)信息)。第9章 atm 網(wǎng)

55、 絡(luò)2cs會(huì)聚子層和特定的業(yè)務(wù)密切相關(guān)，aal1會(huì)聚子層完成下列功能：(1) 信元延時(shí)變化(cdv: cell delay variation)處理；(2) 定時(shí)信息傳遞；(3) 信源和信宿之間的結(jié)構(gòu)信息傳遞；(4) 丟失或錯(cuò)插信元的監(jiān)視及可能的糾錯(cuò)動(dòng)作；(5) 向管理層報(bào)告端到端性能狀況。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) aal1的會(huì)聚子層沒(méi)有自己的協(xié)議頭信息。 對(duì)于恒定比特率業(yè)務(wù)，atm適配層業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元以固定速率提交aal用戶。然而，由于atm是分組交換網(wǎng)，在接收端可能出現(xiàn)信元延時(shí)變化(抖動(dòng))，cs子層采用緩沖區(qū)處理atm適配層的信元延時(shí)變化，當(dāng)緩沖區(qū)上溢或下溢時(shí)，采用在信息流中分別插入特定比特模

56、式組成的信元或丟棄多余比特策略進(jìn)行處理。為了降低凈荷的組裝延時(shí)，sar-pdu可以只部分地裝載用戶信息，其余位用填充比特補(bǔ)充。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) 對(duì)于丟失和錯(cuò)插信元的處理，cs子層在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)采用編號(hào)(基于模8的序號(hào))的方式，為每個(gè)sar-pdu設(shè)置一個(gè)序號(hào)，接收端的cs根據(jù)序號(hào)判斷信元是否有丟失、重復(fù)和錯(cuò)插。 為了傳遞信源和信宿之間的定時(shí)關(guān)系，cs子層在接收端需要執(zhí)行時(shí)鐘恢復(fù)功能。在接收器中恢復(fù)發(fā)端時(shí)鐘有三種方法，即自適應(yīng)時(shí)鐘法(adaptive clock method)、網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)鐘法和同步剩余時(shí)間標(biāo)記法(srts：synchronous residual time stamp)。第

57、9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) itu-t建議使用srts處理端到端的同步問(wèn)題。這種方法利用剩余時(shí)間標(biāo)記(rts)測(cè)量發(fā)送器的業(yè)務(wù)時(shí)鐘和公共參考時(shí)鐘的差別，并將這個(gè)差別傳送到接收端。rts利用連續(xù)sar-pdu中的csi比特傳送，接收端根據(jù)收到的rts恢復(fù)業(yè)務(wù)時(shí)鐘。這里，發(fā)送器和接收器都從網(wǎng)絡(luò)得到公共參考時(shí)鐘。如果發(fā)送器和接收器通過(guò)同步網(wǎng)(如基于sdh或sonet的網(wǎng)絡(luò))通信，可使用網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)鐘法同步。如果不存在網(wǎng)絡(luò)同步時(shí)鐘(如基于pdh)，可以采用自適應(yīng)時(shí)鐘恢復(fù)法。這種方法建立在接收端緩沖區(qū)充滿程度的基礎(chǔ)上，根據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)多少，可間接地知道接收方時(shí)鐘和業(yè)務(wù)時(shí)鐘之間的偏差，并據(jù)此調(diào)整接收方時(shí)鐘頻率，

58、使之達(dá)到和業(yè)務(wù)時(shí)鐘的同步。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) aal用戶可以傳送具有某種結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)流(如8 khz的幀結(jié)構(gòu)業(yè)務(wù))，cs子層必須能夠支持這種結(jié)構(gòu)信息的傳送。信源和信宿之間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的傳送和恢復(fù)是用指針來(lái)標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)的邊界，指針字段指出結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)起始位置的偏移量。這種方法支持基于字節(jié)的固定結(jié)構(gòu)，特別適合基于8 khz結(jié)構(gòu)的電路方式的業(yè)務(wù)。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò)9.4.2 aal2 aal1是針對(duì)簡(jiǎn)單的、面向連接的、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流而設(shè)計(jì)的，除了具有對(duì)丟失和錯(cuò)插信元的檢測(cè)機(jī)制外，它沒(méi)有對(duì)凈荷錯(cuò)誤的檢測(cè)功能。對(duì)于單純的未經(jīng)壓縮的音頻或視頻數(shù)據(jù)，或者其中偶爾有一些較重要的位的其他任何數(shù)據(jù)流，aal1就已經(jīng)足夠了。

59、 對(duì)于壓縮的音頻或視頻數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率隨時(shí)間會(huì)有很大的變化。例如，很多壓縮方案在傳送視頻數(shù)據(jù)時(shí)，先周期性地發(fā)送完整的視頻數(shù)據(jù)，然后只發(fā)送相鄰順序幀之間的差別，最后再發(fā)送完整的一幀。當(dāng)鏡頭靜止不動(dòng)并且沒(méi)有東西發(fā)生移動(dòng)時(shí)，則差別幀很小。其次，必須要保留報(bào)文分界，以便能區(qū)分出下一個(gè)滿幀的開(kāi)始位置，甚至在出現(xiàn)丟失信元或損壞數(shù)據(jù)時(shí)也是如此。由于這些原因，需要一種更完善的協(xié)議，aal2就是針對(duì)這一目的而設(shè)計(jì)的。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) aal2用于傳送要求端到端定時(shí)關(guān)系的面向連接的可變比特率業(yè)務(wù)，itu-t于1997年才提交此變比特率實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)適配標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)適配業(yè)務(wù)的特點(diǎn)，aal2必須完成以下功能： (1)

60、 由于數(shù)據(jù)傳輸速率是可變的，因此vbr業(yè)務(wù)和aal1支持的cbr業(yè)務(wù)是不同的。由于任意時(shí)間段內(nèi)信息長(zhǎng)度是可變的，傳送數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息時(shí)，不能采用aal1的1 bit csi標(biāo)志方法。 (2) 由于信源和信宿之間存在定時(shí)關(guān)系，因此，發(fā)送端必須將信源編碼器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)及時(shí)送出，即使信元凈荷區(qū)尚未填充滿，但為了降低信息傳輸?shù)难訒r(shí)抖動(dòng)(在發(fā)送端盡量減少打包延時(shí))，也必須將未填滿業(yè)務(wù)信息的信元送出。第9章 atm 網(wǎng) 絡(luò) (3) 由于信源和信宿之間進(jìn)行實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)傳送，因此必須采取面向連接的方式降低信元尋徑開(kāi)銷，減少網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。此外，由于傳送的信息具有變比特率，為了降低網(wǎng)絡(luò)帶寬分配的復(fù)雜性，同時(shí)也是終端之間通信的需