ATM異步傳輸模式實(shí)用教案

1、9.1 ATM定義定義(dngy) 一、交換( jiohun)方式交換交換(jiohun)方方式式電路交換電路交換分組交換分組交換第2頁/共29頁第1頁/共29頁第一頁，共30頁。9.1 ATM定義定義(dngy) 電路交換 面向連接； 固定時(shí)隙周期性分配：速率單一。 路由選擇：路由表和路由算法。 網(wǎng)絡(luò)資源：建立連接后永久占用直至拆除。 優(yōu)點(diǎn)：交換速率大，實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本較低； 缺點(diǎn)：只支持一種速率的交換，帶寬(di kun)利用率低； 業(yè)務(wù)：語音和視頻等實(shí)時(shí)性強(qiáng)的業(yè)務(wù)。第3頁/共29頁第2頁/共29頁第二頁，共30頁。4.3.5.1 ATM定義定義(dngy) 分組交換 無連接，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換；

2、 包交換：分組結(jié)構(gòu)。 分組長(zhǎng)度和間隔時(shí)間可變：多速率。 路由選擇(xunz)：分組頭攜帶路由信息。 網(wǎng)絡(luò)資源：分組發(fā)送時(shí)才占用。 優(yōu)點(diǎn)：支持多種速率的交換，帶寬利用率高 ； 缺點(diǎn)：交換速率受限制，時(shí)延較大；第4頁/共29頁第3頁/共29頁第三頁，共30頁。9.1 ATM定義定義(dngy) ATM技術(shù)的引入 采用電路交換的優(yōu)點(diǎn)：面向(min xin)連接虛連接； 改善電路交換信道利用率低的缺點(diǎn)：同步時(shí)分復(fù)用異步時(shí)分復(fù)用； 利用分組交換的優(yōu)點(diǎn)：固定分組固定長(zhǎng)度短信元；統(tǒng)計(jì)復(fù)用技術(shù)； 改善分組交換時(shí)延大的缺點(diǎn)：只對(duì)信頭檢錯(cuò)。第5頁/共29頁第4頁/共29頁第四頁，共30頁。9.1 ATM定義定義(

3、dngy) ATMATM技術(shù)的引入 ATMATM綜合了電路(dinl)(dinl)交換 和分組交換的優(yōu)點(diǎn)： 面向面向(min xin)連接連接定長(zhǎng)信元定長(zhǎng)信元?jiǎng)討B(tài)分配帶寬動(dòng)態(tài)分配帶寬電路交換電路交換分組交換分組交換第6頁/共29頁第5頁/共29頁第五頁，共30頁。9.1 ATM定義定義(dngy) 二、ATM的定義 ATMAsynchronous transfer mode 異步轉(zhuǎn)移模式 “異步”的概念 異步時(shí)分復(fù)用：信元不必周期性出現(xiàn)。 帶寬動(dòng)態(tài)分配：信元不占固定時(shí)隙。 “轉(zhuǎn)移”的概念 指復(fù)用、傳輸和交換技術(shù)，即信息從一個(gè)地點(diǎn)(ddin)“轉(zhuǎn)移”到另一個(gè)地點(diǎn)(ddin)所采用的傳遞方式 ;

4、ATM的異步轉(zhuǎn)移工作包括異步時(shí)分復(fù)用和異步交換。 第7頁/共29頁第6頁/共29頁第六頁，共30頁。9.1 ATM定義定義(dngy) 三、異步時(shí)分復(fù)用（ATDM） （1）STDM：時(shí)間分割 每幀分割成若干時(shí)間段（時(shí)隙）； 一個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一條信道； 時(shí)隙以幀為周期在固定位置進(jìn)行傳送(chun sn)。 用戶與時(shí)隙一一對(duì)應(yīng)：固定分配，接收信息以時(shí)隙區(qū)別。 不太適于突發(fā)性的業(yè)務(wù) ，線路利用率低。1 2 3 n第1幀t0 t11 2 3 n第K幀tn-1 tn第8頁/共29頁第7頁/共29頁第七頁，共30頁。9.1 ATM定義定義(dngy) （2）異步時(shí)分復(fù)用ATDM 數(shù)據(jù)不固定占用某個(gè)時(shí)隙(sh

5、x)：隨機(jī)性； 帶寬占用動(dòng)態(tài)分配； 適用于突發(fā)性業(yè)務(wù)，且線路利用率較高。 信息接收根據(jù)目的信息進(jìn)行。 1 2 3 n第1幀t0 t11 2 3 n第K幀tn-1 tn第9頁/共29頁第8頁/共29頁第八頁，共30頁。9.1 ATM定義定義(dngy) 四、異步交換 （1）固定時(shí)隙(sh x)交換 輸入幀中的時(shí)隙(sh x)位置和輸出幀的時(shí)隙(sh x)位置可以不相同，但其時(shí)隙(sh x)是固定的。 接收方通過確定時(shí)隙(sh x)位置提取出相應(yīng)的用戶數(shù)據(jù) 交 換 機(jī) 1 2 3 n輸入 1 2 3 n第n幀第1幀 1 2 3 n輸出 1 2 3 n第n幀第1幀第10頁/共29頁第9頁/共29頁第

6、九頁，共30頁。4.3.5.1 ATM定義定義(dngy) （2）異步時(shí)隙交換 非固定時(shí)隙交換：輸入幀進(jìn)入ATM交換機(jī)時(shí)，先在緩存器中緩存，交換機(jī)根據(jù)輸出幀中時(shí)隙的空閑情況(qngkung)隨機(jī)地占用某一個(gè)或若干個(gè)時(shí)隙，而且時(shí)隙的位置也是隨機(jī)的。 ATM 交 換 機(jī) 1 2 3 n輸入1 2 3 n第n幀第1幀 1 2 3 n輸出 1 2 3 n第n幀第1幀第11頁/共29頁第10頁/共29頁第十頁，共30頁。9.2 ATM ATM信元信元一、信元結(jié)構(gòu)美國(guó)：6個(gè)字節(jié)(z ji)的信頭和64個(gè)字節(jié)(z ji)的信息段；歐洲：4個(gè)字節(jié)(z ji)的信頭和32個(gè)字節(jié)(z ji)的信息段。ITU-T：

7、5個(gè)字節(jié)(z ji)的信頭和48個(gè)字節(jié)(z ji)的信息段（統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)）。8 7 6 5 4 3 2 11234565348字節(jié)信息字節(jié)信息5字節(jié)信頭字節(jié)信頭bitB第12頁/共29頁第11頁/共29頁第十一頁，共30頁。8 7 6 5 4 3 2 11234565348字節(jié)信息字節(jié)信息5字節(jié)信頭字節(jié)信頭bitB9.2 ATM信元 信元的發(fā)送順序(shnx) 從信頭的第1字節(jié)開始，然后按順序(shnx)增加；在一個(gè)字節(jié)內(nèi)的發(fā)送順序(shnx)是從第8比特開始，然后遞減。 對(duì)ATM信元的所有段，總是先發(fā)送比特的最高有效位。 第13頁/共29頁第12頁/共29頁第十二頁，共30頁。 一、虛連接 AT

8、MATM和STMSTM都是面向(min xin)(min xin)連接的傳輸模式； 而ATMATM中采用虛連接；在連接建立時(shí)，向網(wǎng)絡(luò)提出流量描述及服務(wù)質(zhì)量要求在連接建立時(shí)，向網(wǎng)絡(luò)提出流量描述及服務(wù)質(zhì)量要求(yoqi)(yoqi)，而網(wǎng)絡(luò)只對(duì)連接進(jìn)行資源預(yù)分配，僅當(dāng)真正發(fā)，而網(wǎng)絡(luò)只對(duì)連接進(jìn)行資源預(yù)分配，僅當(dāng)真正發(fā)送信元時(shí)連接才占用網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)的資源是由各連接統(tǒng)送信元時(shí)連接才占用網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)的資源是由各連接統(tǒng)計(jì)復(fù)用的。計(jì)復(fù)用的。9.3 ATM虛連接(linji)第14頁/共29頁第13頁/共29頁第十三頁，共30頁。二、TP/VP/VC傳輸(chun sh)通道TP虛通道VP虛通路VC。CAB

9、VP1VP2VP3VCC1VCC2VCC3VCC4VCC1VCC2VCC3VCC4VCC5VCC6VCC5VCC6VP1=高速公路高速公路VP2=普通公路普通公路VP3=普通公路普通公路VCC1=快車道快車道=100km/hVCC2=小車道小車道=60km/hVCC3=卡車道卡車道=40km/hVCC4=急救專線急救專線VCC5=小車道小車道=55km/hVCC6=卡車道卡車道=35km/h9.3 ATM虛連接(linji)第15頁/共29頁第14頁/共29頁第十四頁，共30頁。 （1 1）虛通道VPVP與虛通路VCVC ATMATM傳輸(chun sh)(chun sh)通道可分割成若干個(gè)邏

10、輯子信道： 虛通道（Virtual PathVirtual Path，VPVP） 虛通路（Virtual ChannelVirtual Channel，VCVC）； 一個(gè)物理信道劃分為若干個(gè)VPVP子信道，每一個(gè)VPVP子信道又進(jìn)一步劃分為若干個(gè)VCVC子信道 ； 之所以稱為“虛”：是當(dāng)用戶沒有信元傳送時(shí)，其他用戶可以占用其帶寬。9.3 ATM虛連接(linji)第16頁/共29頁第15頁/共29頁第十五頁，共30頁。 （2 2）虛通道VPVP與虛通路VCVC的關(guān)系 VCVC是網(wǎng)絡(luò)端點(diǎn)之間的一種邏輯聯(lián)系，是復(fù)用、交換和傳送信元的通路； VCVC級(jí)別交換：信道交換。 VPVP是具有相同端點(diǎn)的一組

11、虛通路的組合(zh)(zh)。 VPVP連接：不同網(wǎng)段間交叉連接。傳輸通道傳輸通道TPVPVCVPVCVPVCVPVPVCVPVCVC9.3 ATM虛連接(linji)第17頁/共29頁第16頁/共29頁第十六頁，共30頁。 （3 3）VPIVPI虛通道(tngdo)(tngdo)標(biāo)識(shí) & VCI & VCI虛通路標(biāo)識(shí)ATMATM物理連接物理連接VCI=4VPI=1VPI=2VCI=5VCI=6VCI=2VCI=3VCI=4注意注意(zh y)(zh y)：VPIVPI和和VCIVCI一起標(biāo)識(shí)一個(gè)虛連接！一起標(biāo)識(shí)一個(gè)虛連接！ 9.3 ATM虛連接(linji)第18頁/共29頁

12、第17頁/共29頁第十七頁，共30頁。 （4）VPC：虛通道連接 在一條通信線路上具有相同的VPI的信元所占有的子信道叫做一個(gè)(y )VP鏈路（VP Link）。多個(gè)串連的VP鏈路構(gòu)成了一個(gè)(y )VPC； VPC的用戶可以在該VPI的內(nèi)部透明地分配VCC，這些VCC具有相同的路經(jīng)。 僅基于虛通道標(biāo)識(shí)符（VPI）的值來進(jìn)行交換。VP連接（VPC）VP鏈路VP鏈路VP鏈路VPIXVPIyVPIZ9.3 ATM虛連接(linji)第19頁/共29頁第18頁/共29頁第十八頁，共30頁。 （5）VCC：虛通路連接 一個(gè)VPC中傳送的具有相同的VCI的信元所占有的子信道叫做一個(gè)VC鏈路（VC Link

13、）。多個(gè)串連的VC鏈路構(gòu)成了一個(gè)VC連接（VCC）； 基于(jy)虛通道標(biāo)識(shí)符（VPI）和虛通路標(biāo)識(shí)符（VCI）二者綜合值的基礎(chǔ)上進(jìn)行交換 。VC連接（VCC）VC鏈路VC鏈路VC鏈路VCIXVCIyVCIZ9.3 ATM虛連接(linji)第20頁/共29頁第19頁/共29頁第十九頁，共30頁。交換機(jī)交換機(jī) 2VPI=12VCI=15VPI=16VCI=08ATMUNIATMUNIVPI=01VCI=06TPTPVPI=05VCI=09VPI=01映射為映射為VPI=12 VPI=12映射為映射為VPI=16 VPI=16映射為映射為VPI=05VCI=06映射為映射為VCI=15 VCI=

14、15映射為映射為VCI=08 VCI=08映射為映射為VCI=09交換機(jī)交換機(jī) 1交換機(jī)交換機(jī) 3VPIVPI和和VCIVCI都用來作為信元通過網(wǎng)絡(luò)都用來作為信元通過網(wǎng)絡(luò)(wnglu)(wnglu)的路由。注意在一條特定的傳輸通道中的路由。注意在一條特定的傳輸通道中VPIVPI和和VCIVCI的值必須是唯一的。因此，兩個(gè)的值必須是唯一的。因此，兩個(gè)ATMATM交換機(jī)可以獨(dú)立地使用各自的交換機(jī)可以獨(dú)立地使用各自的VPIVPI和和VCIVCI。 9.3 ATM虛連接(linji)第21頁/共29頁第20頁/共29頁第二十頁，共30頁。 三、VPVP交換和VCVC交換 （1 1）VPVP交換 僅變換

15、VPIVPI值而不改變VCIVCI值的交換：一個(gè)VPVP內(nèi)所有信元同時(shí)(tngsh)(tngsh)被映射到另一個(gè)VPVP內(nèi)的過程。 只完成VPVP交換的ATMATM交換機(jī)常被稱為ATMATM交叉連接設(shè)備 9.3 ATM虛連接(linji)第22頁/共29頁第21頁/共29頁第二十一頁，共30頁。 （2）VC交換 指VPI值與VCI值都要改變(gibin)的交換,：指同一個(gè)VP內(nèi)或不同VP內(nèi)的VC之間的交換。A T MA T M 交 換機(jī)VPI1VPI1VPI2VPI2VCI1VCI1VCI2VCI2VCI3VCI3VCI4VCI4VPI3VPI3VPI4VPI4VCI8VCI8VCI7VCI7

16、VCI6VCI6VCI5VCI51 12 2 3 34 45 56 67 78 89.3 ATM虛連接(linji)第23頁/共29頁第22頁/共29頁第二十二頁，共30頁。ATMATM的交換的交換(jiohun)(jiohun)過程過程45/2664/1229/3329/33145/262VPI/VCI端口VPI/VCI端口輸入輸出ATMATM交換機(jī)的作用交換機(jī)的作用(zuyng)(zuyng)是：根據(jù)輸入信元的是：根據(jù)輸入信元的VPI/VCIVPI/VCI標(biāo)識(shí)以及它本身在標(biāo)識(shí)以及它本身在建立連接時(shí)產(chǎn)生的路由表，將該信元轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的輸出端口，并對(duì)該信元的建立連接時(shí)產(chǎn)生的路由表，將該信元轉(zhuǎn)發(fā)到

17、相應(yīng)的輸出端口，并對(duì)該信元的頭部進(jìn)行適當(dāng)處理。頭部進(jìn)行適當(dāng)處理。 第24頁/共29頁第23頁/共29頁第二十三頁，共30頁。四、虛連接(linji)(linji)的建立9.3 ATM虛連接(linji)第25頁/共29頁第24頁/共29頁第二十四頁，共30頁。 虛連接建立的兩種方式： 交換虛連接（SVC） VPI/VCI表通過信令動(dòng)態(tài)地建立與分配 ； 用戶需要通信時(shí)，通過信令建立的虛連接 ； 通信結(jié)束時(shí)，再由信令釋放信道。 SVC是ATM網(wǎng)絡(luò)中使用的主要通信方式。 永久虛連接（PVC） VPI/VCI表由網(wǎng)絡(luò)管理員設(shè)置和更新(gngxn) ； PVC一旦建立一直保持； 僅用在一些特殊場(chǎng)合和特殊

18、用戶 ：帶寬租用。9.3 ATM虛連接(linji)第26頁/共29頁第25頁/共29頁第二十五頁，共30頁。9.4 ATM的統(tǒng)計(jì)的統(tǒng)計(jì)(tngj)復(fù)用復(fù)用ATMATM的最大特點(diǎn)，是對(duì)任何形式的業(yè)務(wù)分布都能達(dá)到最佳的最大特點(diǎn)，是對(duì)任何形式的業(yè)務(wù)分布都能達(dá)到最佳的網(wǎng)絡(luò)資源利用率，要達(dá)到這一目標(biāo)就要對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)資源利用率，要達(dá)到這一目標(biāo)就要對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)統(tǒng)計(jì)(tngj)(tngj)復(fù)用。復(fù)用。怎樣理解統(tǒng)計(jì)怎樣理解統(tǒng)計(jì)(tngj)(tngj)復(fù)用呢？復(fù)用呢？在保證業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的前提下，在各業(yè)務(wù)間動(dòng)態(tài)的分配網(wǎng)在保證業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的前提下，在各業(yè)務(wù)間動(dòng)態(tài)的分配網(wǎng)絡(luò)資源，以達(dá)到最佳的資源利用率。絡(luò)資源，以達(dá)到最佳的資源利用率。第27頁/共29頁第26頁/共29頁第二十六頁，共30頁。任何業(yè)務(wù)先要在一個(gè)緩沖器任何業(yè)務(wù)先要在一個(gè)緩沖器內(nèi)排隊(duì)，按照到達(dá)的先后和內(nèi)排隊(duì)，按照到達(dá)的先