第06章-ATM交換技術

1、異步轉移模式（異步轉移模式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）是一種采用異步是一種采用異步時分復用方式、以固定信元長度為單位、時分復用方式、以固定信元長度為單位、面向連接的信息轉移（包括復用、傳輸與面向連接的信息轉移（包括復用、傳輸與交換）模式。交換）模式。ATM信元是信元是ATM的基本信息單元，的基本信息單元，根據(jù)對根據(jù)對傳輸效率、時延（包括打包時延、傳輸效率、時延（包括打包時延、排隊時延、時延抖動和相關的信元組合恢排隊時延、時延抖動和相關的信元組合恢復時延）和實現(xiàn)復雜性三方面因素的綜合復時延）和實現(xiàn)復雜性三方面因素的綜合考慮，采用了考慮，采用了53字節(jié)的字節(jié)的固

2、定信元長度。固定信元長度。從字節(jié)從字節(jié)1起始，起始，8bit的字節(jié)以增序方式發(fā)送；對于各域的字節(jié)以增序方式發(fā)送；對于各域而言，首發(fā)比特是最高有效位（而言，首發(fā)比特是最高有效位（the Most Significant Bit，MSB）。）。在傳送在傳送ATM信元的網(wǎng)絡（簡稱信元的網(wǎng)絡（簡稱ATM網(wǎng)絡）中，通過網(wǎng)絡）中，通過對信頭部分的信頭差錯控制（對信頭部分的信頭差錯控制（HEC）字節(jié)進行檢驗，可以糾字節(jié)進行檢驗，可以糾正信頭的一位錯碼（因光纖傳輸誤碼主要是單比特誤碼）和正信頭的一位錯碼（因光纖傳輸誤碼主要是單比特誤碼）和發(fā)現(xiàn)多位錯碼，對無法糾正的信元予以丟棄。發(fā)現(xiàn)多位錯碼，對無法糾正的信元予

3、以丟棄。由于信元之間沒有使用特別的分割符，信元的定界也由于信元之間沒有使用特別的分割符，信元的定界也借助于借助于HEC字節(jié)實現(xiàn)。字節(jié)實現(xiàn)。具有特定信頭值（不包括具有特定信頭值（不包括HEC域）域）0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001的信元被定義為空閑信元。的信元被定義為空閑信元。在在ATM系統(tǒng)中，用戶通信采用面向連接的方式，系統(tǒng)中，用戶通信采用面向連接的方式，經(jīng)一個由系統(tǒng)分配給自己的虛電路進行傳送。經(jīng)一個由系統(tǒng)分配給自己的虛電路進行傳送。ATM系統(tǒng)中的虛電路有虛通路（系統(tǒng)中的虛電路有虛通路（Virtual Path，VP）和虛信道（和虛信道（Virtu

4、al Channel，VC）兩種。兩種。（1）進一步簡化了功能。）進一步簡化了功能。（2）定長比可變長信元的控制與交換更容易）定長比可變長信元的控制與交換更容易 用硬件實現(xiàn)，利用硬件實現(xiàn)，利于向高速化的方向發(fā)展。于向高速化的方向發(fā)展。（3）采用面向連接并預約傳輸資源的工作方式，保證了網(wǎng)絡）采用面向連接并預約傳輸資源的工作方式，保證了網(wǎng)絡上的信息可以在一定允許的差錯率下傳輸，既兼顧了網(wǎng)絡運營上的信息可以在一定允許的差錯率下傳輸，既兼顧了網(wǎng)絡運營效率，又能夠滿足接入網(wǎng)絡的連接進行快速數(shù)據(jù)傳輸。效率，又能夠滿足接入網(wǎng)絡的連接進行快速數(shù)據(jù)傳輸。（4）ATM信元頭部功能降低。由于信元頭部功能降低。由于A

5、TM網(wǎng)絡中鏈路的功能變網(wǎng)絡中鏈路的功能變得非常有限，所以信元頭部變得異常簡單，依靠信元頭部的虛得非常有限，所以信元頭部變得異常簡單，依靠信元頭部的虛電路標志可以很容易地將不同的虛電路信息復用到一條物理通電路標志可以很容易地將不同的虛電路信息復用到一條物理通道上。道上。（5）ATM網(wǎng)具有支持一切現(xiàn)有通信業(yè)務及未來的新業(yè)務；有網(wǎng)具有支持一切現(xiàn)有通信業(yè)務及未來的新業(yè)務；有效地利用網(wǎng)絡資源；減小了交換的復雜性；減小了中間節(jié)點的效地利用網(wǎng)絡資源；減小了交換的復雜性；減小了中間節(jié)點的處理時間，支持高速傳輸；減小延遲及網(wǎng)絡管理的復雜性；能處理時間，支持高速傳輸；減小延遲及網(wǎng)絡管理的復雜性；能保證現(xiàn)有及未來各

6、種網(wǎng)絡應用的性能指標等特點。保證現(xiàn)有及未來各種網(wǎng)絡應用的性能指標等特點。ATM交換機或交叉連接節(jié)點的主要任務交換機或交叉連接節(jié)點的主要任務為進行為進行VPI/VCI轉換和將來自于特定轉換和將來自于特定VP/VC的的信元根據(jù)要求輸出到另一特定的信元根據(jù)要求輸出到另一特定的VP/VC上。上。在傳輸線路上信息傳送的形式是比特在傳輸線路上信息傳送的形式是比特流，而信息交換必須以信元為單位，將流，而信息交換必須以信元為單位，將53字節(jié)（即字節(jié)（即538=424bit）信息作為一個整信息作為一個整體同時交換，而不是逐比特進行。體同時交換，而不是逐比特進行。 （1）信元定界：將基于不同形式傳輸系統(tǒng)的比特流（

7、如）信元定界：將基于不同形式傳輸系統(tǒng)的比特流（如SDH，PDH等不同的幀結構形式）分解成為等不同的幀結構形式）分解成為53字節(jié)為單位字節(jié)為單位的信元格式。信元定界的基本原理是的信元格式。信元定界的基本原理是HEC和信頭中和信頭中4個字節(jié)個字節(jié)信息的關聯(lián)。信息的關聯(lián)。 （2）信頭有效性檢驗：將信元中的空閑信元（物理層）、）信頭有效性檢驗：將信元中的空閑信元（物理層）、未分配信元（未分配信元（ATM層）以及傳輸中信頭出錯的信元丟棄，層）以及傳輸中信頭出錯的信元丟棄，然后將有效信息送入系統(tǒng)的交換然后將有效信息送入系統(tǒng)的交換/控制單元?？刂茊卧?（3）信元類型分離：根據(jù)）信元類型分離：根據(jù)VCI標志

8、分離標志分離VP級操作管理與級操作管理與維護（維護（Operation Aministration and Maintenance，OAM）信元；根據(jù)信息類型指示符（信元；根據(jù)信息類型指示符（Payload Type Identifier，PTI）標志分離標志分離VC級級OAM信元，遞交給控制單元，其他用戶信信元，遞交給控制單元，其他用戶信息則由交換單元進行交換。息則由交換單元進行交換。控制單元完成建立和拆除控制單元完成建立和拆除VP連接（連接（VPC）和和VC連連接（接（VCC），），并對并對ATM交換單元進行控制，同時處理和交換單元進行控制，同時處理和發(fā)送發(fā)送OAM信息。信息。 出線處理部

9、件完成與入線處理部件相反的處理，例出線處理部件完成與入線處理部件相反的處理，例如，將信元從如，將信元從ATM層轉換成適合于特定傳輸媒質的比特流層轉換成適合于特定傳輸媒質的比特流形式。形式。作為實際執(zhí)行交換動作的部件，其性能的優(yōu)劣直接作為實際執(zhí)行交換動作的部件，其性能的優(yōu)劣直接關系到交換機的效率和性能，以至于人們在討論寬帶交換關系到交換機的效率和性能，以至于人們在討論寬帶交換系統(tǒng)時僅注重交換單元的設計，而忽略交換機的其他三個系統(tǒng)時僅注重交換單元的設計，而忽略交換機的其他三個基本組成單元?；窘M成單元。由于寬帶網(wǎng)絡支持的業(yè)務包括現(xiàn)在和將來的所有應用，由于寬帶網(wǎng)絡支持的業(yè)務包括現(xiàn)在和將來的所有應用，

10、因而，網(wǎng)絡必須支持從一般工業(yè)控制的幾十因而，網(wǎng)絡必須支持從一般工業(yè)控制的幾十bit/s到幾到幾kbit/s和和視頻通信的幾視頻通信的幾Mbit/s到幾十到幾十Mbit/s的速率交換，作為的速率交換，作為ATM端端口和用戶端口的基本接入速率口和用戶端口的基本接入速率155.520Mbit/s顯然可以滿足這顯然可以滿足這一要求。一要求。在提供原有電路交換中點對點連接方式的基礎上，寬在提供原有電路交換中點對點連接方式的基礎上，寬帶網(wǎng)絡還必須能提供點到多點的廣播帶網(wǎng)絡還必須能提供點到多點的廣播/組播連接功能，這就要組播連接功能，這就要求求ATM交換機中可以實現(xiàn)將一條入線的信元輸出到多條出線交換機中可以

11、實現(xiàn)將一條入線的信元輸出到多條出線上的操作，而不是簡單地要求用戶通過申請多個連接完成多上的操作，而不是簡單地要求用戶通過申請多個連接完成多點通信。點通信。它是指網(wǎng)絡中允許接入的業(yè)務有不同的形式，如語音、它是指網(wǎng)絡中允許接入的業(yè)務有不同的形式，如語音、數(shù)據(jù)、靜止圖像、活動視頻或者它們的某種組合。數(shù)據(jù)、靜止圖像、活動視頻或者它們的某種組合。在在ATM交換機中，可能會出現(xiàn)短暫時間內(nèi)許多信元爭用同一鏈交換機中，可能會出現(xiàn)短暫時間內(nèi)許多信元爭用同一鏈路的情況（該鏈路可以是交換機內(nèi)部的，也可以是外部的），結果導致路的情況（該鏈路可以是交換機內(nèi)部的，也可以是外部的），結果導致交換機隊列存儲區(qū)出現(xiàn)信元同時爭奪

12、該隊列的情況，所以可能會產(chǎn)生信交換機隊列存儲區(qū)出現(xiàn)信元同時爭奪該隊列的情況，所以可能會產(chǎn)生信元丟失。元丟失。交換機完成交換機完成ATM信元交換的時延，在信息端到端傳輸時延中占信元交換的時延，在信息端到端傳輸時延中占有極大比重（由于光的傳播速度，信元在信道中傳輸時延是有限的，網(wǎng)有極大比重（由于光的傳播速度，信元在信道中傳輸時延是有限的，網(wǎng)絡內(nèi)部延時主要發(fā)生在交換機內(nèi)部的交換延時），這就要求交換單元在絡內(nèi)部延時主要發(fā)生在交換機內(nèi)部的交換延時），這就要求交換單元在路由選擇、信元緩沖上采取優(yōu)良的算法和實施技術。路由選擇、信元緩沖上采取優(yōu)良的算法和實施技術。在在ATM網(wǎng)絡中，通信雙方采用面向連接方式，也

13、就是通信開始網(wǎng)絡中，通信雙方采用面向連接方式，也就是通信開始前需進行連接通道的建立，找到邏輯連接。前需進行連接通道的建立，找到邏輯連接。交換的實質是將某條入線的信息輸出交換的實質是將某條入線的信息輸出到特定的出線上。到特定的出線上。ATM交換的最簡單構建方法是將每一交換的最簡單構建方法是將每一條入線和每一條出線相連接，在每條連接條入線和每一條出線相連接，在每條連接線上裝上相應的開關，根據(jù)信頭線上裝上相應的開關，根據(jù)信頭VPI/VCI決定相應的開關是否閉合來實現(xiàn)特定輸入決定相應的開關是否閉合來實現(xiàn)特定輸入和輸出線路的接通，也就是將某入線上信和輸出線路的接通，也就是將某入線上信元交換到出線上。元交

14、換到出線上。當來自多條入線的信元同時競爭一條出線時，只當來自多條入線的信元同時競爭一條出線時，只有一個信元可以傳送，其他信元將被延遲，因此，就必有一個信元可以傳送，其他信元將被延遲，因此，就必須采用仲裁機制去選擇須采用仲裁機制去選擇“獲勝信元獲勝信元”。 （1）隨機法：隨機地從多條競爭的入線中選取一條）隨機法：隨機地從多條競爭的入線中選取一條入線，傳送該入線上的信元。入線，傳送該入線上的信元。 （2）固定優(yōu)先級法：每條入線都有固定的優(yōu)先級，）固定優(yōu)先級法：每條入線都有固定的優(yōu)先級，不同優(yōu)先級的入線發(fā)生出線沖突時，優(yōu)先級高的入線獲不同優(yōu)先級的入線發(fā)生出線沖突時，優(yōu)先級高的入線獲得發(fā)送信元的權利。

15、得發(fā)送信元的權利。 （3）輪換優(yōu)先級法：也稱周期策略，即每條入線的優(yōu)）輪換優(yōu)先級法：也稱周期策略，即每條入線的優(yōu)先級并不是固定不變的，而是輪流擁有最高優(yōu)先級。先級并不是固定不變的，而是輪流擁有最高優(yōu)先級。（4）緩存區(qū)狀態(tài)確定法：）緩存區(qū)狀態(tài)確定法：ATM交換交換機必須設置緩存區(qū)以放置無法立即交換的機必須設置緩存區(qū)以放置無法立即交換的信元，根據(jù)緩存區(qū)的溢滿程度選擇傳輸?shù)男旁?，根?jù)緩存區(qū)的溢滿程度選擇傳輸?shù)男旁Ｐ旁?。?）信元狀態(tài)確定法：根據(jù)信元丟）信元狀態(tài)確定法：根據(jù)信元丟失率失率CLP值的不同確定信元服務的先后順值的不同確定信元服務的先后順序，如果信元優(yōu)先級相同可以采用隨機法、序，如果信元優(yōu)

16、先級相同可以采用隨機法、固定優(yōu)先級法或是緩存區(qū)狀態(tài)法以確定具固定優(yōu)先級法或是緩存區(qū)狀態(tài)法以確定具體服務的信元。體服務的信元。對于交換單元無法立刻服務的信元，對于交換單元無法立刻服務的信元，可以采用緩存存儲方法（也稱排隊方法）可以采用緩存存儲方法（也稱排隊方法）將這部分信元暫時緩存，等待下一次服務。將這部分信元暫時緩存，等待下一次服務。輸入緩存法采用圖輸入緩存法采用圖6.7所示的方法來解所示的方法來解決輸入端可能的競爭問題。決輸入端可能的競爭問題。輸入隊列1輸入隊列N交換傳送媒質仲裁邏輯1N圖6.7 采用輸入隊列的交換單元輸出緩存法如圖輸出緩存法如圖6.8所示，采用這種方所示，采用這種方法對不同

17、入線上要去往同一出線的信元可法對不同入線上要去往同一出線的信元可以在一個信元的時間內(nèi)全部被傳送（交以在一個信元的時間內(nèi)全部被傳送（交換）。換）。中央緩存法是在基本交換單元的中央中央緩存法是在基本交換單元的中央設置一緩存器。設置一緩存器。1輸出隊列輸出隊列交換傳送媒質N1N圖6.8 采用輸出隊列的交換單元ATM本質是異步時分（本質是異步時分（Asynchronous Time Division，ATD）復用，它將信道分復用，它將信道分成等長的時隙，時隙中填充等長的分組，成等長的時隙，時隙中填充等長的分組，借鑒同步時分復用中的時分交換的概念，借鑒同步時分復用中的時分交換的概念，人們設計了異步時分的

18、交換結構。人們設計了異步時分的交換結構。時隙交換器（時隙交換器（Time Slot Interval，TSI）是時分交換結構中的關鍵組成單元。是時分交換結構中的關鍵組成單元。（1）輸入時隙：時隙數(shù)和輸入線路）輸入時隙：時隙數(shù)和輸入線路數(shù)相等，每個時隙中裝載的信息包括兩部數(shù)相等，每個時隙中裝載的信息包括兩部分內(nèi)容：輸出線路編號和該輸入時隙號對分內(nèi)容：輸出線路編號和該輸入時隙號對應的入線上的傳輸信息。應的入線上的傳輸信息。（2）輸出時隙：時隙數(shù)和輸出線路）輸出時隙：時隙數(shù)和輸出線路數(shù)相等，每個時隙中裝載的是相應入線上數(shù)相等，每個時隙中裝載的是相應入線上的信息，圖的信息，圖6.10所示的輸出時隙方框

19、中填所示的輸出時隙方框中填寫的是對應的入線時隙編號，實際只是存寫的是對應的入線時隙編號，實際只是存放相應的信息。放相應的信息。（3）緩存區(qū)：完成將輸入時隙中的）緩存區(qū)：完成將輸入時隙中的信息交換到特定的輸出時隙中。信息交換到特定的輸出時隙中?？偩€是指所有通信部件間的公共連線，總線是指所有通信部件間的公共連線，通信部件間的信息交換全部通過總線提供通信部件間的信息交換全部通過總線提供的通道來完成。的通道來完成。基于總線機制的基于總線機制的ATM交換單元的構造交換單元的構造如圖如圖6.13所示，所有入線和出線都連接到所示，所有入線和出線都連接到總線上，總線通過總線管理器進行管理?？偩€上，總線通過總線

20、管理器進行管理。總線管理器m條入線n條出線圖6.13 總線機制交換單元在計算機局域網(wǎng)總線結構中，采用各在計算機局域網(wǎng)總線結構中，采用各計算機站點自主監(jiān)視總線上是否有信息傳計算機站點自主監(jiān)視總線上是否有信息傳送的方法。送的方法。在上述兩種總線仲裁機制（內(nèi)部總線在上述兩種總線仲裁機制（內(nèi)部總線結構和局域網(wǎng)總線結構）中，一方面是總結構和局域網(wǎng)總線結構）中，一方面是總線上傳送的負載的不均衡性（計算機內(nèi)部線上傳送的負載的不均衡性（計算機內(nèi)部通信中通信中CPU占用總線的絕大多數(shù)時間并處占用總線的絕大多數(shù)時間并處于管理位置，計算機局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸呈于管理位置，計算機局域網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸呈現(xiàn)突發(fā)的特性）；現(xiàn)突發(fā)的

21、特性）；另一方面是它們一般工作在較低速率下，例如，計另一方面是它們一般工作在較低速率下，例如，計算機內(nèi)部總線速率為算機內(nèi)部總線速率為33Mbit/s，而局域網(wǎng)則在而局域網(wǎng)則在100Mbit/s，遠低于遠低于ATM交換機的傳輸速率，所以交換機的傳輸速率，所以ATM總線交換結構不總線交換結構不能簡單地采用上述兩種總線仲裁機制來解決總線的占用傳能簡單地采用上述兩種總線仲裁機制來解決總線的占用傳輸。輸。為了減輕總線的負擔，可以采用多總線的方法。在為了減輕總線的負擔，可以采用多總線的方法。在ATM交交換單元中使用多組總線而不是一組總線，如圖換單元中使用多組總線而不是一組總線，如圖6.14所示。所示。1出

22、 線 控 制出 線 控 制出 線 控 制入線出 線122mn圖圖6.14 多總線多總線ATM結構圖結構圖令牌環(huán)結構是高速局域網(wǎng)所采用的一種信息令牌環(huán)結構是高速局域網(wǎng)所采用的一種信息交換形式。交換形式。ATM交換單元可以采用如圖交換單元可以采用如圖6.16所示所示的結構設計。所有入線、出線和環(huán)形網(wǎng)絡相連，的結構設計。所有入線、出線和環(huán)形網(wǎng)絡相連，如果環(huán)的傳輸容量等于所有入線容量之和，可以如果環(huán)的傳輸容量等于所有入線容量之和，可以采用開槽（時隙）方法，為每個入線分配時隙，采用開槽（時隙）方法，為每個入線分配時隙，入線在相應的時隙將其上的信元送上環(huán)路，而在入線在相應的時隙將其上的信元送上環(huán)路，而在任

23、意出線處進行任意出線處進行VPI/VCI判斷，查看信元是否由該判斷，查看信元是否由該出線接收。出線接收。一個基本交叉連接單元有平行連接和一個基本交叉連接單元有平行連接和交叉連接兩種狀態(tài)，如圖交叉連接兩種狀態(tài)，如圖6.17所示。所示。0入端出端入端出端(a) 平行連接(b) 交叉連接1010101 圖圖6.17 交叉連接單元的兩種連接狀態(tài)交叉連接單元的兩種連接狀態(tài)Banyan網(wǎng)絡非常規(guī)則的構造方法，使網(wǎng)絡非常規(guī)則的構造方法，使其具有許多重要性質。其具有許多重要性質。Banyan網(wǎng)絡中的每條入線和每條出線網(wǎng)絡中的每條入線和每條出線之間都只有一條路徑并且只有這一條路徑，之間都只有一條路徑并且只有這一

24、條路徑，稱之為惟一路徑性質。下面簡單地證明這稱之為惟一路徑性質。下面簡單地證明這個性質。個性質。由由Banyan網(wǎng)絡的構造方法可知，一個網(wǎng)絡的構造方法可知，一個Banyan網(wǎng)絡網(wǎng)絡的入線數(shù)和出線數(shù)相等。的入線數(shù)和出線數(shù)相等。在沒有出線沖突時，縱橫開關陣列是沒有內(nèi)部阻在沒有出線沖突時，縱橫開關陣列是沒有內(nèi)部阻塞的。塞的。排序排序Banyan網(wǎng)絡不僅可以實現(xiàn)內(nèi)部無阻塞，同時網(wǎng)絡不僅可以實現(xiàn)內(nèi)部無阻塞，同時還可以用來解決出線沖突問題。其方法可以分三步進行，還可以用來解決出線沖突問題。其方法可以分三步進行，即：仲裁、認可和發(fā)送。即：仲裁、認可和發(fā)送。三步法的最大特點是借助排序三步法的最大特點是借助排序

25、Banyan網(wǎng)絡本身解網(wǎng)絡本身解決出線沖突，運算效率和處理速度比較快，可以滿足決出線沖突，運算效率和處理速度比較快，可以滿足ATM高速交換的要求。高速交換的要求。ATM交換的協(xié)議參考模型是基于國際電聯(lián)交換的協(xié)議參考模型是基于國際電聯(lián)標準產(chǎn)生的，如圖標準產(chǎn)生的，如圖6.27所示。它由三個面組成，所示。它由三個面組成，即控制面（即控制面（Control）、）、用戶面（用戶面（User）和管理和管理面（面（Management）。）。ATM適配層（適配層（ATM Adaptation Layer，AAL）是業(yè)務特定的，它的使用取決于應用要求。是業(yè)務特定的，它的使用取決于應用要求。ATM層主要執(zhí)行交換

26、、路由選擇和多路復層主要執(zhí)行交換、路由選擇和多路復用功能。用功能。管理面用戶面控制面高層AAL 層信令信令 AALA 級B 級C 級D 級AAL1AAL2AAL3 或 AAL5ATM 層物理層圖圖6.27 ATM協(xié)議參考模型協(xié)議參考模型物理層主要處理相鄰物理層主要處理相鄰ATM層間層間ATM信元的傳輸。信元的傳輸。ATM層獨立于物理層，它能層獨立于物理層，它能夠在各種類型物理鏈路上工作。夠在各種類型物理鏈路上工作。傳輸匯聚子層生成物理媒質的關聯(lián)信傳輸匯聚子層生成物理媒質的關聯(lián)信息，并且為物理層產(chǎn)生協(xié)議信息。它的功息，并且為物理層產(chǎn)生協(xié)議信息。它的功能包括能包括HEC的產(chǎn)生和驗證、信元速率解耦、

27、的產(chǎn)生和驗證、信元速率解耦、信元定界、傳輸幀的產(chǎn)生和恢復。信元定界、傳輸幀的產(chǎn)生和恢復。在面向幀的傳輸系統(tǒng)中，傳輸匯聚子在面向幀的傳輸系統(tǒng)中，傳輸匯聚子層在發(fā)送端產(chǎn)生傳輸幀，并在接收端從比層在發(fā)送端產(chǎn)生傳輸幀，并在接收端從比特流中恢復它。特流中恢復它。物理層從物理層從ATM層傳遞層傳遞52字節(jié)信元。這字節(jié)信元。這時，除了時，除了HEC字節(jié)，其他字節(jié)是完全的。字節(jié)，其他字節(jié)是完全的。HEC字節(jié)由傳輸匯聚子層處理，并且在它字節(jié)由傳輸匯聚子層處理，并且在它傳到物理媒質之前就插入信元信頭的信頭傳到物理媒質之前就插入信元信頭的信頭差錯控制域。在差錯控制域。在一般來說，物理媒質要求連續(xù)傳輸比一般來說，物理

28、媒質要求連續(xù)傳輸比特流（拆線信道傳輸除外）。特流（拆線信道傳輸除外）。傳輸鏈路上傳輸?shù)牟皇切旁?，而是比傳輸鏈路上傳輸?shù)牟皇切旁?，而是比特流（信號）。物理層接收比特流，并且特流（信號）。物理層接收比特流，并且在它傳向在它傳向ATM層之前，將其還原為層之前，將其還原為ATM信信元。元。物 理 媒 質 關 聯(lián) 子 層 （物 理 媒 質 關 聯(lián) 子 層 （ P h y s i c a l Medium Dependent sublayer，PMD）類類似常規(guī)網(wǎng)絡的物理層。它在傳輸方向的基似常規(guī)網(wǎng)絡的物理層。它在傳輸方向的基本功能是在鏈路上透明傳輸比特流。在接本功能是在鏈路上透明傳輸比特流。在接收方向，

29、它檢測和恢復傳遞來的比特流，收方向，它檢測和恢復傳遞來的比特流，然后將其再傳遞到傳輸匯聚子層，恢復傳然后將其再傳遞到傳輸匯聚子層，恢復傳輸幀和輸幀和ATM信元。信元。圖圖6.29表示了物理媒質關聯(lián)子層和傳表示了物理媒質關聯(lián)子層和傳輸匯聚子層間的關系。輸匯聚子層間的關系。定時數(shù)據(jù)控制信號線路輸入定時數(shù)據(jù)控制信號線路輸出物理媒質關聯(lián)子層傳輸匯聚子層編碼-解碼(如 4B/5B)調(diào)制/解調(diào)定時傳遞檢測圖圖6.29 物理媒質關聯(lián)子層和傳輸匯聚子層間關物理媒質關聯(lián)子層和傳輸匯聚子層間關系系（1）接收信號檢測比特邊界要求：傳）接收信號檢測比特邊界要求：傳遞到物理媒質關聯(lián)子層的碼型是二進制代遞到物理媒質關聯(lián)子

30、層的碼型是二進制代碼。碼。（2）額外值要求：增加額外值可用于）額外值要求：增加額外值可用于傳輸鏈路兩端控制信息的傳遞。傳輸鏈路兩端控制信息的傳遞。（3）低速傳遞需要：碼組傳輸在網(wǎng)中）低速傳遞需要：碼組傳輸在網(wǎng)中使接收的比特流更易于低速向其他電路傳使接收的比特流更易于低速向其他電路傳遞。遞。ATM層主要執(zhí)行層主要執(zhí)行ATM 網(wǎng)的交換功能，網(wǎng)的交換功能，在同一在同一ATM層單元間傳遞信元。層單元間傳遞信元。ATM層從用戶層接收層從用戶層接收48字節(jié)信元信息，字節(jié)信元信息，再加再加4字節(jié)信頭（字節(jié)信頭（HEC字節(jié)除外）組成字節(jié)除外）組成ATM信元，然后將它傳送到物理層進行信元，然后將它傳送到物理層進

31、行HEC處理和傳輸。處理和傳輸。ATM層通過一般流量控制（層通過一般流量控制（GFC）控控制終端到網(wǎng)絡的業(yè)務流量。制終端到網(wǎng)絡的業(yè)務流量。同時，信元丟失優(yōu)先級（同時，信元丟失優(yōu)先級（CLP）在流在流量控制中也發(fā)揮作用。量控制中也發(fā)揮作用。ATM是面向連接的技術，它要求端到是面向連接的技術，它要求端到端連接在業(yè)務量開始流通前就建立。端連接在業(yè)務量開始流通前就建立。ATM信元信頭包含信元信頭包含28bit的路由選擇的路由選擇域，它由兩個識別符構成，即虛通路標識域，它由兩個識別符構成，即虛通路標識符（符（VPI）和虛信道識別符（和虛信道識別符（VCI）。）。操作管理和維護（操作管理和維護（OAM）一

32、般包括一般包括配置、故障和性能管理及安全保密和計費配置、故障和性能管理及安全保密和計費功能，網(wǎng)絡資源特別在功能，網(wǎng)絡資源特別在ATM層被監(jiān)測，防層被監(jiān)測，防止設備故障和性能降級。止設備故障和性能降級。（1）性能監(jiān)測：管理單元的正常功能，由連續(xù)的或）性能監(jiān)測：管理單元的正常功能，由連續(xù)的或者周期性的功能檢測進行監(jiān)測，并提供維護信息。者周期性的功能檢測進行監(jiān)測，并提供維護信息。（2）故障和失效檢測：通過連續(xù)的和周期性檢查來）故障和失效檢測：通過連續(xù)的和周期性檢查來檢測出故障，并產(chǎn)生維護和告警信息。檢測出故障，并產(chǎn)生維護和告警信息。（3）系統(tǒng)保護：通過閉塞或者切換的方式減小管理）系統(tǒng)保護：通過閉塞或

33、者切換的方式減小管理單元故障對系統(tǒng)的影響，并把故障單元排除于操作之外。單元故障對系統(tǒng)的影響，并把故障單元排除于操作之外。（4）故障信息：故障信息、告警指示和請求響應都）故障信息：故障信息、告警指示和請求響應都被傳遞到對應管理單元和管理面。被傳遞到對應管理單元和管理面。（5）故障定位：由于故障信息不充分，需要內(nèi)部或）故障定位：由于故障信息不充分，需要內(nèi)部或者外部測試系統(tǒng)檢測故障單元。者外部測試系統(tǒng)檢測故障單元。信元由信元由ATM層向物理層傳遞時，要進層向物理層傳遞時，要進行統(tǒng)計時分多路復用，將信元信息插入時行統(tǒng)計時分多路復用，將信元信息插入時間段中；物理層向間段中；物理層向ATM層傳遞時，層傳遞

34、時，ATM層層要從時間段中取出信元信息。要從時間段中取出信元信息。ATM層只涉及信元信頭功能而不處理層只涉及信元信頭功能而不處理信息域的信息類型，不涉及具體應用，這信息域的信息類型，不涉及具體應用，這種簡化處理對于同高速傳輸鏈路保持同步種簡化處理對于同高速傳輸鏈路保持同步是非常必要的。是非常必要的。ITU-T根據(jù)定時關系、比特率和連接根據(jù)定時關系、比特率和連接方式三個參數(shù)對方式三個參數(shù)對ATM業(yè)務進行了分類。業(yè)務進行了分類。每一協(xié)議都具有通過每一協(xié)議都具有通過ATM網(wǎng)把網(wǎng)把AAL-SDU從一個從一個AAL業(yè)務接入點（業(yè)務接入點（Service Access Point，SAP）傳遞到另一個或者

35、更傳遞到另一個或者更多多AAL-SAP的功能。的功能。ATM適配層類型適配層類型1（AAL1）適用于要適用于要求連接端點間具有定時關系的恒定比特率求連接端點間具有定時關系的恒定比特率（Constan Bit Rate，CBR）業(yè)務，例如業(yè)務，例如CBR音頻和音頻和CBR視像。視像。分段和重裝子層在發(fā)送端，接收匯聚子層傳來的分段和重裝子層在發(fā)送端，接收匯聚子層傳來的47字節(jié)數(shù)據(jù)塊（字節(jié)數(shù)據(jù)塊（AAL1 CS-PDU），），并在每個數(shù)據(jù)塊附加并在每個數(shù)據(jù)塊附加SAR-PDU信頭，構成分段和重裝子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元信頭，構成分段和重裝子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（SAR-PDU）。）。AAL1匯聚子層包括下列功能。

36、匯聚子層包括下列功能。AAL1是惟一定義用于固定比特率業(yè)務的適配層，其他是惟一定義用于固定比特率業(yè)務的適配層，其他都定義用于可變比特率業(yè)務?？勺冮L度信息分組稱為業(yè)務數(shù)都定義用于可變比特率業(yè)務?？勺冮L度信息分組稱為業(yè)務數(shù)據(jù)單元（據(jù)單元（Service Data Unit，SDU）。）。 可變比特率業(yè)務特定匯聚子層（可變比特率業(yè)務特定匯聚子層（VBR SSCS）定義了兩定義了兩種方式業(yè)務：信息方式和數(shù)據(jù)流方式。種方式業(yè)務：信息方式和數(shù)據(jù)流方式。 信息方式傳遞固定容量數(shù)據(jù)單元，也傳遞可變長度數(shù)據(jù)信息方式傳遞固定容量數(shù)據(jù)單元，也傳遞可變長度數(shù)據(jù)單元。單元。 數(shù)據(jù)流方式用于可變長度數(shù)據(jù)單元傳輸和接收的交

37、織。數(shù)據(jù)流方式用于可變長度數(shù)據(jù)單元傳輸和接收的交織。如果沒有此功能，完整數(shù)據(jù)單元必須被如果沒有此功能，完整數(shù)據(jù)單元必須被ATM適配層用戶接收，適配層用戶接收，并在匯聚子層處理。如果有并啟動該功能，并在匯聚子層處理。如果有并啟動該功能，ATM適配層用戶適配層用戶以若干單元傳遞數(shù)據(jù)。以若干單元傳遞數(shù)據(jù)。 目前定義的可變比特率業(yè)務的目前定義的可變比特率業(yè)務的3個個ATM適配層協(xié)議如下所適配層協(xié)議如下所述。述。AAL2分為匯聚子層（分為匯聚子層（CS）和分段重和分段重裝子層（裝子層（SAR）。）。CPS分組結構如圖分組結構如圖6.35所示。所示。如圖如圖6.36 所示為所示為CPS-PDU結構結構CP

38、S 分組頭CPS 分組負荷CIDLIUUIHECCPS-INFO圖圖6.35 AAL2的的CPS分組結構分組結構OSFSNPCPS-INFOPADSTFCPS-PDU 負載圖圖6.36 CPS-PDU結構結構AAL3/4定義用于源和端間不須定時定義用于源和端間不須定時的面向連接和無連接可變比特率業(yè)務。它的面向連接和無連接可變比特率業(yè)務。它的基本功能支持無連接網(wǎng)絡接入和面向連的基本功能支持無連接網(wǎng)絡接入和面向連接的幀中繼業(yè)務。接的幀中繼業(yè)務。AAL3/4的分段和重裝（的分段和重裝（SAR）子層子層從公共部分匯聚子層接收可變長度數(shù)據(jù)分從公共部分匯聚子層接收可變長度數(shù)據(jù)分組，產(chǎn)生分段和重裝子層協(xié)議數(shù)

39、據(jù)單元組，產(chǎn)生分段和重裝子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（SAR-PDU）。）。在業(yè)務特定匯聚子層（在業(yè)務特定匯聚子層（SSCS）無效無效時，時，AAL3/4公共部分匯聚子層（公共部分匯聚子層（CPCS）接收固定或者可變長度接收固定或者可變長度AAL用戶信息分組，用戶信息分組，形成公共部分匯聚子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元形成公共部分匯聚子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（CPCS-PDU），），將它們傳遞到分段和重將它們傳遞到分段和重裝子層進一步處理。裝子層進一步處理。與與AAL3/4相類似，相類似，AAL5用于可變比用于可變比特率業(yè)務，但是它不需要源和端之間的定特率業(yè)務，但是它不需要源和端之間的定時。時。分段和重裝子層功能基于分段和重裝

40、子層功能基于SAR-PDU執(zhí)行。執(zhí)行。AAL5的的CPCS-PDU格式如圖格式如圖6.40所示。所示。PAD：衰減； CPCS：公共部分匯聚子層；UU：用戶到用戶； Length：長度；CRC：循環(huán)冗余檢驗。用戶數(shù)據(jù)PADCPCS-UUCPILengthCRC-32圖圖6.40 AAL5的的CPCS-PDU格式格式AAL3/4和和AAL5都定義于面向連接的都定義于面向連接的可變比特率業(yè)務，以及不要求通信單元間可變比特率業(yè)務，以及不要求通信單元間端到端定時的無連接應用。端到端定時的無連接應用。通信網(wǎng)絡中的信令是動態(tài)地建立、維通信網(wǎng)絡中的信令是動態(tài)地建立、維持和終止連接的一組過程，需要在用戶和持和

41、終止連接的一組過程，需要在用戶和交換節(jié)點之間以及交換節(jié)點與交換節(jié)點之交換節(jié)點之間以及交換節(jié)點與交換節(jié)點之間進行信息交換。間進行信息交換。用戶網(wǎng)絡接口（用戶網(wǎng)絡接口（UNI）是）是ATM端點站端點站和網(wǎng)絡之間的分界點。和網(wǎng)絡之間的分界點。網(wǎng)絡節(jié)點接口（網(wǎng)絡節(jié)點接口（NNI）是兩個公用網(wǎng)）是兩個公用網(wǎng)絡之間的分界點，也可以是兩個專用網(wǎng)絡絡之間的分界點，也可以是兩個專用網(wǎng)絡的分界點，還可以是一個交換機到交換機的分界點，還可以是一個交換機到交換機的接口。的接口。UNI信令又稱為網(wǎng)絡接入信令，用于信令又稱為網(wǎng)絡接入信令，用于在網(wǎng)絡邊緣（即在在網(wǎng)絡邊緣（即在ATM端點站和公用的或端點站和公用的或專用的網(wǎng)絡

42、之間）動態(tài)地建立、維持和終專用的網(wǎng)絡之間）動態(tài)地建立、維持和終止連接。止連接。UNI信令是用戶操作的可見部分，信令是用戶操作的可見部分，實現(xiàn)用戶和網(wǎng)絡的交互，完成所有與用戶實現(xiàn)用戶和網(wǎng)絡的交互，完成所有與用戶通信有關的操作。通信有關的操作。如圖如圖6.41所示的是所示的是UNI信令結構。信令結構。信令AAL用戶網(wǎng)接口信令業(yè)務特定協(xié)調(diào)功能(SSCF)業(yè)務特定面向連接的協(xié)議(SSCOP)AAL5 公共部分匯聚子層(CPCS)AAL5 分段和重裝子層(SAR)ATM 層物理層SAAL 公共的部分SAAL 業(yè)務特定的部分圖圖6.41 UNI信令結構信令結構業(yè)務特定的匯聚子層（業(yè)務特定的匯聚子層（SSC

43、S）由業(yè)由業(yè)務特定的協(xié)調(diào)功能（務特定的協(xié)調(diào)功能（SSCF）和業(yè)務特定面和業(yè)務特定面向連接的協(xié)議（向連接的協(xié)議（SSCOP）組成。組成。如 表如 表 6 . 8 所 示 ，所 示 ， U N I 信 令 層 使 用信 令 層 使 用Request（請求）、請求）、Indication（指示）、指示）、Response（響應）和響應）和Confirm（證實）四證實）四種服務原語請求種服務原語請求SAAL的服務。的服務。 表表 6 .8 U N I信信 令令 和和 S A A L 之之 間間 的的 原原 語語服服 務務 原原 語語描描 述述R e q u e s t當當 一一 個個 較較 高高 層層

44、 請請 求求 相相 鄰鄰 較較 低低層層 的的 一一 個個 服服 務務 時時 使使 用用I n d ic a t io n提提 供供 服服 務務 的的 層層 用用 以以 通通 知知 相相 鄰鄰較較 高高 層層 一一 種種 跟跟 服服 務務 相相 關關 的的 特特別別 的的 活活 動動R e s p o n s e被被 一一 層層 用用 以以 肯肯 定定 應應 答答 從從 較較 低低層層 收收 到到 的的 I n d ic a t io n 原原 語語C o n fir m被被 提提 供供 請請 求求 服服 務務 的的 層層 用用 以以 確確認認 有有 關關 的的 活活 動動 已已 經(jīng)經(jīng) 完完

45、成成業(yè)務特定面向連接的協(xié)議（業(yè)務特定面向連接的協(xié)議（SSCOP）從從UNI信令層接收可變長的信令層接收可變長的SDU（業(yè)務數(shù)業(yè)務數(shù)據(jù)單元），形成據(jù)單元），形成PDU（協(xié)議數(shù)據(jù)單元），協(xié)議數(shù)據(jù)單元），并把它們傳送給對等的并把它們傳送給對等的SSCOP。為了執(zhí)行為了執(zhí)行SSCOP的有關功能，對等的有關功能，對等SSCOP實體利用下列實體利用下列PDU來進行相互通信。來進行相互通信。信令報文用于完成用戶與網(wǎng)絡之間的呼叫建立、保信令報文用于完成用戶與網(wǎng)絡之間的呼叫建立、保持、釋放操作和它對網(wǎng)絡的服務需求，還被網(wǎng)絡用于通知持、釋放操作和它對網(wǎng)絡的服務需求，還被網(wǎng)絡用于通知用戶其連接請求是否被接受（例如網(wǎng)

46、絡是否有資源支持該用戶其連接請求是否被接受（例如網(wǎng)絡是否有資源支持該連接）。連接）。（1）協(xié)議鑒別用于把）協(xié)議鑒別用于把B-ISDN UNI信令報文跟其他協(xié)議的信令報文跟其他協(xié)議的其他類型報文相區(qū)別。其他類型報文相區(qū)別。（2）呼叫參考由呼叫參考長度和呼叫參考值組成，呼叫參）呼叫參考由呼叫參考長度和呼叫參考值組成，呼叫參考長度表示以字節(jié)計的呼叫參考值長度?？奸L度表示以字節(jié)計的呼叫參考值長度。（3）報文類型標識被發(fā)送的不同報文的類型。）報文類型標識被發(fā)送的不同報文的類型。（4）報文長度是報文內(nèi)容的字節(jié)數(shù)。）報文長度是報文內(nèi)容的字節(jié)數(shù)。（5）可變長信息元素用于傳遞需要的通信參數(shù)和其他說明）可變長信息

47、元素用于傳遞需要的通信參數(shù)和其他說明信息。信息。一條點到點的連接是若干個連接兩個端點的虛信道或一條點到點的連接是若干個連接兩個端點的虛信道或虛通路鏈路的集合。虛通路鏈路的集合。 （1）ESl要跟要跟ES2建立一條連接，它通過其建立一條連接，它通過其UNI接口向網(wǎng)接口向網(wǎng)絡發(fā)送一個絡發(fā)送一個SETUP（呼叫建立）報文，該報文包含標識這兩呼叫建立）報文，該報文包含標識這兩個端節(jié)點和連接特征等相關信息。個端節(jié)點和連接特征等相關信息。 （2）網(wǎng)絡節(jié)點用一個）網(wǎng)絡節(jié)點用一個CALL PROCEEDING（呼叫在進呼叫在進行）報文回答行）報文回答ESl，表示收到了表示收到了SETUP報文，并正在做建立報文

48、，并正在做建立連接工作。連接工作。 （ 3 ） 如 果 需 要 ，） 如 果 需 要 ， E S 2 可 以 給 網(wǎng) 絡 發(fā) 一 個可 以 給 網(wǎng) 絡 發(fā) 一 個 C A L L PROCEEDING報文，表示它已經(jīng)收到了報文，表示它已經(jīng)收到了SETUP報文，但需報文，但需要花費較長的時間處理。要花費較長的時間處理。 （4）ES2決定接受該決定接受該SETUP請求，則給網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)一個請求，則給網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)一個CONNECT（連接）報文。連接）報文。 （ 5 ） 網(wǎng) 絡 節(jié) 點 給） 網(wǎng) 絡 節(jié) 點 給 E S 2 發(fā) 送 一 個發(fā) 送 一 個 C O N N E C T ACKNOWLEDGE（

49、連接肯定應答）報文。連接肯定應答）報文。 （6）網(wǎng)絡把呼叫被接受的信息傳達給發(fā)起呼叫的網(wǎng)絡節(jié)）網(wǎng)絡把呼叫被接受的信息傳達給發(fā)起呼叫的網(wǎng)絡節(jié)點，然后一個點，然后一個CONNECT報文被送給報文被送給ESl，這個報文包含跟這個報文包含跟連接建立有關的信息。連接建立有關的信息。 （7）ESl處理這個處理這個CONNECT報文并接受該連接建立條件。報文并接受該連接建立條件。它給網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送一個它給網(wǎng)絡節(jié)點發(fā)送一個CONNECT ACKNOWLEDGE（連連接肯定應答）報文，現(xiàn)在接肯定應答）報文，現(xiàn)在ESl可以使用在可以使用在CONNECT報文中報文中收到的收到的VPIVCI標號開始在標號開始在ATM連接上發(fā)送數(shù)據(jù)了。連接上發(fā)送數(shù)據(jù)了。 （8）數(shù)據(jù)信元在兩個方向上通過用戶網(wǎng)絡接口流動。）數(shù)據(jù)信元在兩個方向上通過用戶網(wǎng)絡接口流動。（9）ESl通過它的通過它的UNI接口發(fā)送一個接口發(fā)送一個RELEASE（釋釋放）報文表示要終止連接。放）報文表示要終止連接。（10）網(wǎng)絡通過發(fā)送一個）網(wǎng)絡通過發(fā)送一個 RELEASE COMPLETE（釋放完成）報文肯定應答收到的釋放完成）報文肯定應答收到的RELEASE報文。在網(wǎng)報文。在網(wǎng)絡和絡和ES1之間的連接部分被清除。之間的連接部分被清除。（11）網(wǎng)絡通過連接）網(wǎng)絡通過連接ES2的的UNI接