第4章廣域網(wǎng)技術(shù)

寬帶網(wǎng)絡技術(shù)第4章廣域網(wǎng)絡技術(shù)主要內(nèi)容廣域網(wǎng)的基本概念幀中繼綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ATM網(wǎng)絡技術(shù)重點難點重點廣域網(wǎng)的基本概念幀中繼難點綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ATM網(wǎng)絡技術(shù)4.1廣域網(wǎng)的基本概念

4.1.1廣域網(wǎng)參考模型廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN），有時也稱遠程網(wǎng)（longhaulnetwork），是覆蓋地理范圍相對較廣的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。通信子網(wǎng)主機路由器主機和通信子網(wǎng)的關(guān)系4.1廣域網(wǎng)的基本概念

廣域網(wǎng)的參考模型廣域網(wǎng)一般由主機（host，有時也稱端系統(tǒng)）和通信子網(wǎng)（communicationsubnet，簡稱子網(wǎng)）組成，子網(wǎng)用于在主機之間傳遞信息。4.1廣域網(wǎng)的基本概念廣域網(wǎng)子網(wǎng)技術(shù)和OSI參考模型之間的關(guān)系：通信子網(wǎng)工作在OSI參考模型的低三層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和網(wǎng)絡層。WAN標準OSI參考模型物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層X.21bisLAPBX.25EIA/TIA－232

EIA/TIA－449G.703

V.24

V.35FR

HDLC

PPP

SDLC

ATM4.1廣域網(wǎng)的基本概念

廣域網(wǎng)種類很多，性能差異很大。目前常用的公共網(wǎng)絡系統(tǒng)有:

電話交換網(wǎng)（PSTN）分組交換數(shù)據(jù)網(wǎng)（又稱X.25網(wǎng)）幀中繼網(wǎng)（FR）數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）4.1廣域網(wǎng)的基本概念

4.1.2廣域網(wǎng)的構(gòu)成

廣域網(wǎng)中傳送的數(shù)據(jù)單元稱為分組（packet）。廣域網(wǎng)的交換節(jié)點采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)，即當分組到達交換節(jié)點時，交換機將其放入一個隊列，直到交換機可以發(fā)送它們?nèi)ツ康牡亍?/p>

分組交換機是廣域網(wǎng)的基本組件之一。4.1廣域網(wǎng)的基本概念從概念上講，分組交換機就是一個小計算機，有處理器、存儲器和用于收發(fā)分組的I/O設備。分組交換機包含兩種I/O連接，一種是高速的I/O設備，用于和其他的分組交換機連接；另一種是速度較低的I/O設備，用于和計算機連接，具體的硬件取決于廣域網(wǎng)技術(shù)和速度要求。4.1廣域網(wǎng)的基本概念由四個交換機互連構(gòu)成的小型廣域網(wǎng)交換機交換機間的高速鏈路4.1廣域網(wǎng)的基本概念

4.1.3廣域網(wǎng)路由技術(shù)一、廣域網(wǎng)中的地址 廣域網(wǎng)采用層次地址結(jié)構(gòu):第一部分標識分組交換機；第二部分標識該分組交換機上所連接的計算機。所連接的交換機的編號所連接的交換機端口的編號第一層地址第二層地址計算機在廣域網(wǎng)中的地址4.1廣域網(wǎng)的基本概念交換機1交換機2[1，1][1，3][2，4][2，2]廣域網(wǎng)中層次地址4.1廣域網(wǎng)的基本概念4.1廣域網(wǎng)的基本概念目的地下一站[1，1]端口1[1，4]端口1[3，2]端口3[3，4]端口3[2，1]計算機E[2，3]計算機F交換機2[1，1][1，4][2，3][2，1][3，4][3，2]111222333444交換機3交換機1ABCDEF

交換機中的下一站信息二、廣域網(wǎng)中的路由交換機的正常工作，需要有一張路由表，路由表必須保證：路由完備性:一個交換機內(nèi)的路由表必須包含通往所有目的地的下一站信息。路由優(yōu)化性:路由表所指的路徑必須是最短路徑。4.1廣域網(wǎng)的基本概念一個廣域網(wǎng)及其相應的網(wǎng)絡拓樸圖13241234312324344.1廣域網(wǎng)的基本概念每個交換機的路由表交換機1交換機2交換機3交換機4目的地下一站目的地下一站目的地下一站目的地下一站1－－1(2,3)1(3,1)1(4,3)2(1,3)2－－2(3,2)2(4,2)3(1,3)3(2,3)3－－3(4,3)4(1,3)4(2,4)4(3,4)4－－4.1廣域網(wǎng)的基本概念有缺省路由的路由表交換機1交換機2交換機3交換機4目的地下一站目的地下一站目的地下一站目的地下一站1－－2－－1(3,1)2(4,2)*(1,3)4(2,4)2(3,2)4－－*(2,3)3－－*(4,3)4(3,4)注：表中*表示缺省路由4.1廣域網(wǎng)的基本概念4.2.1幀中繼（FR）一、幀中繼概述

幀中繼（FrameRelay）是一種新型的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡，在網(wǎng)上信息或信號的傳輸或交換都是基于OSI七層網(wǎng)絡模型的第二層，即鏈路層或幀層，所以稱之為幀中繼。幀中繼滿足了信息傳輸?shù)拇笕萘俊⒌蜁r延的要求。4.2幀中繼幀中繼具有以下主要特點：1．高效經(jīng)濟幀中繼使用統(tǒng)計復用技術(shù)（即帶寬接需分配）向用戶提供共享的網(wǎng)絡資源，每一條線路和網(wǎng)絡端口都可由多個終端按信息流量共享。2．可靠性 由于幀中繼僅有OSI一層和二層核心功能，無糾錯和流量控制，網(wǎng)絡采取出錯就放棄的簡單工作方式，網(wǎng)絡可靠性似乎成問題。4.2幀中繼

4.2.2幀中繼的標準與協(xié)議

一、幀中繼標準 幀中繼是在1988年由ITU-T建議I.122派生出來的。

ITU-T幀中繼標準：1989年至1992年，ITU-T第十八組和第十一組制定了多項幀中繼標準，在隨后的1993年至1996年的研究期間又進行了修改和補充，形成了幀中繼ITU-T標準。4.2幀中繼ANSI幀中繼標準：把ITU-T有關(guān)幀中繼技術(shù)分委員會建議的一部分定義為ANSI標準，這些草案在確認之前作為ANSI標準發(fā)表。幀中繼論壇標準：當ITU-T和ANSI標準正在發(fā)展中的時候，4個廠商不等標準成文，就決定出自己的用戶設備同網(wǎng)絡部件間的幀中繼標準規(guī)范，這些廠商需要盡快將他們的幀中繼產(chǎn)品打入市場，這促使他們使用了一組臨時性的規(guī)范稱為LMI擴充。4.2幀中繼

二、幀中繼協(xié)議 幀中繼協(xié)議主要完成的功能包括： ①幀的定界、同步和透明性，即將需要傳送的信息按照一定的格式組裝成幀，并實現(xiàn)接收和發(fā)送之間的同步，還要有一定的措施來保證信息的透明傳送； ②使用地址字段進行幀的復用/分路，即允許在同一通路上建立多條數(shù)據(jù)鏈路連接，并使它們相互獨立工作；4.2幀中繼③幀傳輸差錯檢測（但不糾錯），檢測傳輸幀在“0”比特插入之前和刪除之后，是否由整數(shù)個8bit組組成；④檢測幀長是否正確；⑤阻塞控制功能。4.2幀中繼

幀中繼幀結(jié)構(gòu)FAIFCSF標志字段（1字節(jié)）：為01111110。標志一幀的開始和結(jié)束。地址字段（2～4字節(jié)）：用于區(qū)分同一通路上多個數(shù)據(jù)鏈路連接，以便實現(xiàn)幀的復用/分路。

DLCI(高階比特)C/REA0DLCI(低階比特)FECNBECNDEEA1DLCI(高階比特)C/REA0DLCIFECNBECNDEEA0DLCI或DL-CORE控制D/CEA1DLCI(高階比特)C/REA0DLCIFECNBECNDEEA0DLCIEA0DLCI或DL-CORE控制D/CEA1信息字段：長度可變，但必須是整數(shù)個字節(jié)，最大默契長度為262個字節(jié)，網(wǎng)絡應能支持協(xié)商的信息字段的最大字節(jié)數(shù)至少為1600個字節(jié)。幀校驗序列字段

（2字節(jié)）：用于保證幀數(shù)據(jù)的完整性，如果有誤碼，該幀就被放棄。

標志字段（1字節(jié)）：為01111110。標志一幀的開始和結(jié)束。4.2幀中繼4.2幀中繼幀中繼中的無效幀：①沒有用兩個標志分界的幀；②在地址字段和結(jié)束標志之間的字節(jié)數(shù)少于3個；③在“0”比特插入之前或“0”比特刪除之后，幀不是由整數(shù)個字節(jié)組成。④包含一個幀校驗序列（FCS）的差錯；⑤只包含一個字節(jié)的地址字段；⑥包含一個不為接收機所支持的DLCI。幀中繼對無效幀的處理:

無效幀應舍棄，不通知發(fā)送端。如果網(wǎng)絡收到一個超長幀，網(wǎng)絡可以舍棄此幀，或向目的地用戶發(fā)送此幀部分內(nèi)容，然后異常中止這個幀；或向目的地用戶發(fā)送包含有效FCS字段的整個幀。4.2幀中繼

4.2.3幀中繼的基本呼叫控制1．阻塞通知和控制當通過網(wǎng)絡的業(yè)務量大于可用帶寬和網(wǎng)絡的處理能力時，網(wǎng)絡內(nèi)就出現(xiàn)阻塞。 造成阻塞的原因有三個：節(jié)點緩沖器利用率過高、節(jié)點主處理機利用率過高、中繼線利用率過高。4.2幀中繼（1）FECN/BECN比特前向明確的阻塞通知(FECN)告訴遠程用戶，幀通過物理媒介時遇到了網(wǎng)內(nèi)阻塞。后向明確的阻塞通知(BECN)通知源用戶在返回的支路上數(shù)據(jù)有了阻塞。

4.2幀中繼FECN/BECN比特FECNBECN路由器主機A節(jié)點路由器LAN

或FEPB節(jié)點E節(jié)點（阻塞）PVC阻塞控制4.2幀中繼（2）阻塞恢復策略 阻塞恢復的主要目的是在網(wǎng)絡發(fā)生嚴重阻塞的情況下減少數(shù)據(jù)流量以減輕阻塞，使網(wǎng)絡恢復到輕微阻塞直至正常狀態(tài)。 ①對具有不同優(yōu)先級的用戶信息幀，應先丟棄優(yōu)先級低的用戶信息幀； ②對具有相同優(yōu)先級的用戶信息幀，應本著公平合理的原則同等對待，使各個用戶丟失幀的數(shù)目大體相等。4.2幀中繼

2、幀中繼帶寬管理 幀中繼實現(xiàn)了帶寬資源的動態(tài)分配，因而適合為具有大量突發(fā)數(shù)據(jù)的用戶提供服務。網(wǎng)絡通過為用戶分配帶寬控制參數(shù)，實施帶寬管理，來合理地利用帶寬資源。4.2幀中繼（1）帶寬控制參數(shù)用戶接入速率（AR）：DTE能夠輸入/輸出網(wǎng)絡的最大速率。承諾的突發(fā)大小（Bc）：在承諾的時間間隔內(nèi)，網(wǎng)絡允許用戶發(fā)送數(shù)據(jù)的最大量。超過的突發(fā)大?。˙e）：在承諾的時間間隔內(nèi)，網(wǎng)絡允許用戶超過Bc的最大數(shù)據(jù)量。承諾的信息速率（CIR）：在網(wǎng)絡運行正常的情況下，網(wǎng)絡承諾的信息傳送速率。承諾的時間間隔（Tc）：網(wǎng)絡以該間隔為周期對用戶輸入到網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)量進行監(jiān)測，Tc=Bc/CIR

。4.2幀中繼（2）虛電路帶寬控制當用戶數(shù)據(jù)傳輸量≤Bc時，繼續(xù)傳送收到的幀；當用戶數(shù)據(jù)傳輸量≥Bc但≤Bc+Be時，若網(wǎng)絡未發(fā)生嚴重擁塞，則將Be范圍內(nèi)傳送的幀的DE比特置“1”后繼續(xù)傳送，否則將這些幀丟棄。當用戶數(shù)據(jù)傳輸量≥Bc+Be時，將超過范圍的幀丟棄。4.2幀中繼比特T0T0+TcBc+BeBc

約定的信息速率

允許超過的信息傳輸速率用戶線速率傳送的幀

標記DE=1可能丟掉的幀被丟掉的幀

虛電路上的帶寬控制4.2幀中繼

4.2.4幀中繼用戶接入一、兩線（或四線）話帶調(diào)制解調(diào)傳輸方式這種傳輸方式所支持的用戶速率由線路長度、線路特性以及所用的調(diào)制解調(diào)器類型所決定，目前最高速率可達38.4kbit/s。4.2幀中繼

二、基帶傳輸方式這種傳輸方式采用二線或四線全雙工方式，用戶速率通常為16kbit/s、32kbit/s或64kbit/s。這種傳輸方式設備中還具有時分復用（TDM）功能，可將低于64kbit/s的子速率復用到數(shù)字通路上，為多個用戶入網(wǎng)提供連接，在復用時需流出部分容量供網(wǎng)絡管理控制使用。4.2幀中繼

三、2B＋D線路終端（LT）傳輸方式這種傳輸方式采用ISDN的數(shù)字用戶環(huán)路技術(shù)，在一對線上進行雙向數(shù)字傳輸，可為多個用戶提供入網(wǎng)，適用于距幀中繼網(wǎng)絡設備較近（6km）的用戶。四、ISDN撥號接入方式ISDN撥號接入方式是指用戶終端通過撥號經(jīng)ISDN網(wǎng)絡接入到幀中繼網(wǎng)絡。4.2幀中繼ISDN撥號接入方式可以應用在下列情況：（1）作為租用電路的備份和重要用戶的備份；（2）當要求附加帶寬時提供帶寬補充；（3）為遠端用戶接入幀中繼網(wǎng)絡提供了可能性。4.2幀中繼

五、PCM數(shù)字線路傳送方式這種傳輸方式可以利用開到用戶的光纜、微波數(shù)字電路，并可以與其他業(yè)務合用，占用一條或多條2048kbit/s鏈路接入幀中繼網(wǎng)。六、其他數(shù)字接入方式隨著數(shù)字技術(shù)的不斷發(fā)展，用戶可以采用新的數(shù)字傳輸設備，如高速數(shù)據(jù)用戶環(huán)路（HDSL）設備和非對稱數(shù)據(jù)用戶環(huán)路（ADSL）設備接入到幀中繼網(wǎng)絡。4.2幀中繼4.3.1窄帶綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)一、ISDN定義及特點

綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（IntegratedServicesDigitalNetwork），簡稱ISDN。ITU-T對ISDN定義為：“ISDN是以提供了端點——端點的數(shù)字連接的電話網(wǎng)IDN為基礎發(fā)展而成的通信網(wǎng)，用以支持包括電話及非話的多種業(yè)務，用戶對通信網(wǎng)有一個由有限個標準多用途的用戶/網(wǎng)絡接口構(gòu)成的出入口”。4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)ISDN具有以下特點：（1）通信業(yè)務的綜合化（2）實現(xiàn)高可靠性及高質(zhì)量的通信（3）使用便利（4）費用低廉4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)二、ISDN的結(jié)構(gòu)及用戶/網(wǎng)絡接口

1、ISDN的結(jié)構(gòu)

由5個主要傳輸功能塊組成。 （1）64kbit/s電路交換功能。 （2）大于64kbit/s的電路交換功能。 （3）專用線功能。 （4）分組交換功能。 （5）共路信號功能。4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)S/TS/TISDN的結(jié)構(gòu)64Kbit/s電路變換功能大于64Kbit/s電路交換功能專用線功能分組交換功能共路信號功能網(wǎng)絡終端終端設備終端設備網(wǎng)絡終端4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)

2、ISDN用戶/網(wǎng)絡接口的參考配置

ISDN用戶/網(wǎng)絡接口的作用是使用戶和ISDN相互交換信息。它要求： ①接口的業(yè)務綜合化。 ②連接多個終端。 ③終端的可移動性：接口系列化，接口插座化，接口自動化。4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)用戶接入ISDN的系統(tǒng)模型：TE2RSTU用戶側(cè)用戶傳輸線交換側(cè)TATE1NT2NT1LTET4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)

終端設備（TE1和TE2）：ISDN中可允許兩類終端接入網(wǎng)絡，TE1是符合ISDN用戶/網(wǎng)絡接口要求的終端設備，如數(shù)字電話機、數(shù)據(jù)終端等；TE2是不符合ISDN用戶/網(wǎng)絡接口要求的終端設備，如模擬電話機和滿足X.21，X.25等ITU-T標準接口的設備等。終端適配器（TA）：TA（TerminalAdaptor）的功能是使任何非ISDN終端能轉(zhuǎn)接到ISDN中去，當TE2接入網(wǎng)絡時，TA主要進行速率適配和規(guī)約變換。

4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)網(wǎng)絡端設備（NT）：在實際應用中，網(wǎng)絡端設備可分為NT1和NT2兩類，在NT1中實現(xiàn)線路傳輸、線路維護和性能監(jiān)控、定時、饋電、多路復用及接口等功能，以達到用戶線傳輸?shù)囊螅籒T2執(zhí)行用戶小交換機（PBX）、局域網(wǎng)（LAN）和終端控制設備的功能。4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)

線路終端設備（LT）：LT是用戶環(huán)路和交換局的端接接口設備，它主要實現(xiàn)交換設備和線路傳輸端的接口功能。

接入?yún)⒖键c：指用戶訪問網(wǎng)絡的連接點，它的作用是區(qū)分功能組。4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)（3）用戶/網(wǎng)絡接口類型用戶/網(wǎng)絡接口是由信息通道和信令通道的不同組合來構(gòu)成的。通道是用來傳送用戶信息和信令信息的通路。根據(jù)傳輸信息的類別和速率定義了以下3種基本類型的通道。4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)B通道：信息通道，用于傳送用戶信息；D通道：信令通道，用于傳送電路交換用的控制信號，也可用來傳送分組交換信息；H通道：信息通道，用于傳輸高速率用戶信息，根據(jù)傳輸速率又可分為H0、H1、H3、H4通道。4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)

ITU-T規(guī)定了兩種用戶/網(wǎng)絡接口，即基本接口和基群接口?；窘涌冢褐赴熏F(xiàn)有電話網(wǎng)的普通用戶線作為ISDN用戶線而規(guī)定的接口，它是ISDN最基本的用戶/網(wǎng)絡接口，可連接一般用戶終端及辦公室設備等。由兩條速率為64kbit/s的B信道和一條速率為16Bit/s的D信道構(gòu)成。一個B通道用來傳送電話，另一個B通道用來傳送數(shù)據(jù)或傳真，D通道用來傳送信令或分組數(shù)據(jù)信息。4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)

基群接口：主要面向設有PBX或者具有召開電視會議的高速通道等需要很大的業(yè)務量的用戶。它由多個B通道和D通道組合，或者由H通道和D通道組合構(gòu)成。基群速率H信道結(jié)構(gòu)中的H0和H11接口不含D信道，它們將與帶有D信道的接口共用D信道。4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)基本接口的邏輯結(jié)構(gòu)：LTTENT2NT1ISDN交換機用戶室內(nèi)交換局B通道B通道D通道數(shù)字用戶線ST4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)4.3.2寬帶綜合業(yè)務數(shù)據(jù)網(wǎng)一、概述

寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)簡稱B-ISDN（broadbandintegratedservicesdigitalnetwork），采用基于SONET傳輸電路的ATM技術(shù)提供從155Mbps到622Mbps及以上的數(shù)據(jù)傳輸率。這一點與N-ISDN形成明顯的對比，N-ISDN只能支持從64kps到最大2Mbps的數(shù)據(jù)率。4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)

二、寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展初期的B-ISDN4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)

二、寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)展后期的B-ISDN4.3綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)4.4.1ATM的基本概念ATM是一種傳遞模式，在這一模式中信息被組成信元(Cell);包含一段信息的信元不需要周期性地出現(xiàn)，這種傳遞模式是異步的。就是：所有信息在ATM網(wǎng)中以稱為信元的固定長度數(shù)據(jù)單元格式發(fā)送;

信元由首標(Header)和信息域(Payload)組成；4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)ATM是面向接續(xù)的技術(shù)，同一虛接續(xù)中的信元順序保持不變；通信資源可以產(chǎn)生所需的信元，每一信元都具有接續(xù)識別的標號（位于首標某域）；信元首標主要功能具有本地重要性，它在交換處被翻譯；信息域被透明傳輸，它不執(zhí)行差錯控制；信元流被異步時分多路復用。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

一、ATM信元由于ATM的交換控制是根據(jù)信頭而進行的，所以ATM信元結(jié)構(gòu)與信頭格式的標準化是極其重要的。ITU-T在I.361建議中有明確的規(guī)定，一個ATM信元長53個字節(jié)，前面5個字節(jié)稱為信頭（header），后面48個字節(jié)稱作信息域（informationfield）。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)GFC

一般流量控制

僅僅在UNI信元中VPI/VCI

標識虛路徑和虛通道PTI

負荷類型標識

3比特:

1.用戶/控制數(shù)據(jù)

2.擁塞

3.末尾CLP

丟失優(yōu)先級1BitHEC

信元頭差錯校驗

8比特CRC48字節(jié)

負荷GFC(4)VPI(8)VCI(16)PTICLPHECATM

NNI

信元48字節(jié)

負荷VPI(12)VCI(16)PTICLPHECATM

UNI

信元二、ATM虛連接

ATM信頭中的VPI/VCI一起標識一個ATM虛連接。在ATM系統(tǒng)中，有虛路徑（VirtualPath，VP）、虛通道（VirtualChannel，VC）和物理信道，它們是一種等級關(guān)系。一個物理信道由多個VP組成，一個VP又由多個VC組成。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)虛通道VP與虛通路VCATM物理連接虛通路連接(VCC)虛通道(VP)

包括多條VC虛通路連接(VCC)

包括多條VP虛通路

(VC)

ATM端節(jié)點之間的邏輯通路虛通路(VC)虛通路(VC)E3OC-3

OC-12虛通道(VP)虛通道(VP)連接標識=VPI/VCIVP鏈路（VPLink）：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VP鏈路。VP聯(lián)結(jié)（VPConnection，簡稱VPC）：多個VP鏈路可以通過VP交叉連接設備或VP交換設備串聯(lián)起來。多個串聯(lián)的VP鏈路構(gòu)成一個VP聯(lián)結(jié)（VPConnection，簡稱VPC）。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)VC鏈路（VCLink）：一個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VC鏈路。VC聯(lián)結(jié)（VCConnection，簡稱VCC）：多個VC鏈路可以通過VC交叉連接設備或VC交換設備串聯(lián)起來。多個串聯(lián)的VC鏈路構(gòu)成一個VC聯(lián)結(jié)。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

注意：在組成一個VPC的各個VP鏈路上，ATM信元的VPI不必相同。同樣，在組成一個VCC的各個VC鏈路上，ATM信元的VCI也不必相同。VP交叉連接設備和VC交叉連接設備都叫做ATM交叉連接設備，它們的不同僅在于是處理ATM信元的VPI還是VCI。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)VP交換和VC交換VCI1VCI2VCI3VCI4VPI2VPI3VPI1VPI2VPI3VPI5VPI1VPI4端口1端口2端口3VCI1VCI2VCI1VCI2VP交換VC交換1234VPI=17VCI=95VPI=15VCI=84VPI=17VCI=95VPI=15VCI=86VPI=11VCI=86VPI=15VCI=84VPI=25VCI=90VPI=25VCI=90VPI=25VCI=86VPI=12VCI=86VPI=25VCI=84VPI=35VCI=84接續(xù)輸入信元輸出信元物理鏈路VPIVCI物理鏈路VPIVCI1115864258621158442584311186412864217953259052158443584VPI/VCI

4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)高層高層ATM層物理層控制面用戶面層管理面管理ATM適配層（AAL）4.4.2ATM協(xié)議參考模型控制面處理尋址，路由選擇和接續(xù)相關(guān)功能管理面提供操作和管理功能，它也管理用戶面和控制面間信息交換用戶面在通信網(wǎng)中傳遞端到端用戶信息用戶業(yè)務,信令等將業(yè)務信息適配到ATM信息流執(zhí)行交換、路由選擇和多路復用功能幀結(jié)構(gòu)，物理媒介相鄰ATM層間傳遞ATM信元4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)ATM協(xié)議結(jié)構(gòu)：分為三層，即ATM適配層（ALL）、ATM層和物理層。ATM端系統(tǒng)AAL層ATM層物理層物理層ATM層ATM交換物理媒體ATM端系統(tǒng)AAL層ATM層物理層4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

一、

物理層物理層主要處理相鄰ATM層間ATM信元的傳輸。ATM層獨立于物理層，它能夠在各種類型物理鏈路上工作。ATM物理層的功能較一般物理層功能多。在常規(guī)網(wǎng)絡中，物理層只是通過物理媒介傳輸比特流；但是在ATM網(wǎng)中，物理層向ATM層傳遞的是信元，而不是比特流。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)接口傳輸速率（Mb/s）吞吐量（Mb/s）系統(tǒng)傳輸媒體DS-1（T1）1.5441.536PDH同軸電纜E-12.0481.92PDH同軸電纜DS-3（T3）44.73640.704PDH同軸電纜E-334.36833.984PDH同軸電纜E-4139.264138.24PDH同軸電纜SDHSTM-1SONETSTS-3C155.52149.76SDH單模光纖SDHSTM-4SONETSTS-12C622.08599.04SDH單模光纖FDDI-PMD100100信息塊編碼多模光纖光纖信道155.52149.76信息塊編碼多模光纖信元155.52155.52信息塊編碼單模光纖信元622.08622.08信息塊編碼單模光纖信元25.625.6信息塊編碼UTP-3信元51.8449.536SONETUTP-3STS-3C15.52149.76SONETUTP-3物理接口4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)1、傳輸匯聚子層傳輸幀的適配HEC信元的產(chǎn)生和驗證信元率重組信元定界物理層：傳輸會聚子層(TC)、物理媒體相關(guān)子層(PMD)4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)傳輸幀適配 在面向幀的傳輸系統(tǒng)中，傳輸匯聚子層在發(fā)送器產(chǎn)生傳輸幀，并在接收器從比特流中恢復它。傳輸幀產(chǎn)生功能就是把幀相關(guān)信息和ATM信元，置于預定義的幀結(jié)構(gòu)。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)HEC信元的產(chǎn)生和驗證 物理層從ATM層傳遞53字節(jié)信元。這時，除了HEC字節(jié)，53字節(jié)是完全的。HEC字節(jié)由傳輸匯聚子層處理，并且在它傳到物理媒介之前就插入信元首標的信頭差錯控制域。在接收端，物理層利用接收的HEC值，進行信元信頭完整性差錯檢驗。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)HEC的工作方式糾錯模式未檢驗出錯誤（無操作）檢驗出多比特錯誤（丟棄信元）檢驗出單比特錯誤（糾錯）檢驗出錯誤（丟棄信元）未檢驗出錯誤（無操作）檢驗模式4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)信元率解耦 物理媒介要求連續(xù)比特流傳輸（拆線信道傳輸除外）。當收發(fā)器要求物理層連續(xù)傳遞信元流時，就產(chǎn)生這樣的問題：如果沒有足夠的信元從ATM層傳向物理層時，用什么填滿傳輸管道？為了保持連續(xù)比特流在鏈路傳輸，傳輸匯聚子層就把空閑信元插入用戶信元流，這些空閑信元在傳輸匯聚子層被接收器丟棄，因此它們不會被傳到ATM層。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)信元定界 在一個比特流中界定各個信元的功能稱作信元定界功能。信元定界就是確定信元的邊界（信元的起始和結(jié)束位置）。由于信元間沒有使用特別的分割符，ITU-TI.432建議定義了利用信元首標HEC域，進行信元定界的處理。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)ATM的信元定界方法搜索態(tài)同步態(tài)預同步態(tài)收到正確的HEC收到不正確的HEC連續(xù)收到m＝6個正確的HEC連續(xù)收到n＝7個不正確的HEC逐信元檢查逐信元檢查逐比特檢查4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

2、物理媒介相關(guān)子層類似常規(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。在接收方向，它檢測和恢復傳遞來的比特流，然后將它們在傳遞到傳輸匯聚子層，恢復傳輸幀和ATM信元。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)物理媒介相關(guān)子層(PMD)功能:1、線路編碼和解碼（4B/5B、8B/10B）

2、同步和定時

3、傳輸和檢測（傳輸和識別電信號或光信號）4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)定時檢測傳遞定時數(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體獨立子層和傳輸匯聚子層間關(guān)系調(diào)制編碼-解碼（如4B/5B）傳輸匯聚子層4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)二、ATM層

在始發(fā)端，它從ATM層用戶接收48字節(jié)信元信息，再加4字節(jié)首標(HEC字節(jié)除外)組成ATM信元，然后將它傳送到物理層進行HEC處理和傳輸。在終接端，ATM層從物理層接收信元，去除首標并且將信元信息送到ATM層用戶。在網(wǎng)中，信元沿著始發(fā)端和終接端之間的通路從接收ATM層單元被傳遞到交換節(jié)點的傳輸單元。因此，ATM層主要執(zhí)行ATM網(wǎng)的交換功能。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)三、AAL層作用

ATM適配層是業(yè)務獨立的。它將高層與ATM層特殊性相分離，這通過把高層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）映射到ATM信元信息域進行。反之亦然4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)對應前4級業(yè)務，現(xiàn)在已經(jīng)定義了4個ATM適配層協(xié)議：參數(shù)AAL1AAL2AAL3/4AAL5定時關(guān)系要求要求不要求不要求比特率固定可變可變可變接續(xù)方式面向接續(xù)面向接續(xù)或無接續(xù)4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)AAL公共部分業(yè)務特定匯聚子層（可為零）（SSCS）公共部分匯聚子層（CPCS）分段和重組子層（SAR）業(yè)務接入點（SAP）業(yè)務接入點（SAP）匯聚子層

ATM適配層結(jié)構(gòu)4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)1、固定比特率業(yè)務的ATM適配層——AAL1固定比特率業(yè)務數(shù)據(jù)單元以相同比特率，向終接AAL1用戶的傳遞；源點和終點間定時信息的傳遞；源點和終點間結(jié)構(gòu)信息的傳遞；差錯信息或者丟失信息的指示。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)AAL1匯聚子層包括下列功能：信元延遲變量的處理；順序計數(shù)的處理；定時信息的傳遞方式；源點和終點間結(jié)構(gòu)信息的傳遞；前向糾錯（FEC）。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)2、可變比特率業(yè)務的ATM適配層AAL2AAL3/4 AAL54.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)可變比特率業(yè)務的ATM適配層—AAL2、3/4和5AALSAPAAL-SDUSSCS-PDU首標AAL-SDUSSCS-PDU尾標SSCS-PDUCPCS-PDU首標CPCS-PDU尾標SSCS-PDUSAR-SDUSAR-SDUSAR-SDUSAR-SDUSAR首標SAR尾標ATM-SDU信元首標ATM-SDUAAL用戶業(yè)務特定匯聚子層ATM層公共部分匯聚子層分段和重組子層AAL：ATM適配層；SAP：業(yè)務接入點；PDU：協(xié)議數(shù)據(jù)單元；SDU：業(yè)務數(shù)據(jù)單元；SAR：分段和重組子層；SSCS：業(yè)務特定匯聚子層；CPCS：公共部分匯聚子層。SAR-PDU4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

（1）ATM適配類型2（AAL2）

AAL2開發(fā)用于要求端到端定時關(guān)系的面向接續(xù)可變比特率業(yè)務。AAL2協(xié)議主要是為傳輸壓縮后的視頻信息而設計的，使用AAL2的業(yè)務包括可變比特率話音和可變比特率視像。不過由于對使用的編碼和壓縮算法沒有達成一致意見，所以ITU-T還沒有全部完成AAL2標準。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

（2）ATM適配層類型3/4（AAL3/4）

AAL3/4定義用于源和端間不須定時的面向接續(xù)和無接續(xù)可變比特率業(yè)務。它的基本功能支持無接續(xù)網(wǎng)絡接入（C級）和面向接續(xù)的幀中繼業(yè)務（D級）。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

（3）ATM適配層類型5（AAL5）

AAL5用于可變比特率業(yè)務，但是它不需要源和端之間的定時。業(yè)務特定匯聚子層SSCS公共部分匯聚子層CPCS分段和重組子層SAR4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)（4）AAL3/4與AAL5比較段屬性判斷SAR-PDU校驗AAL復接SAR-PDU凈荷CPCS-PDU校驗緩存分配AAL3/4AAL5STAUUCRC-10無MID不支持44個字節(jié)48個字節(jié)無CRC-32BASize不支持4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)4.4.3ATM的信元傳輸方式

裸信元傳送基于SDH的ATM傳輸基于PDH的ATM傳輸4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)一、

裸信元傳送裸信元傳送指的是直接利用光纖或電纜進行信元的傳送，這是最基本的一種傳送方法。不必借助其它下層的傳輸協(xié)議和系統(tǒng)。在接收端，信元以連續(xù)方式提供，不存在任何規(guī)則的時間幀同步。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

基于信元的ATM傳輸?shù)奈锢韺覱AM信元頭格式第1字節(jié)第2字節(jié)第3字節(jié)第4字節(jié)第5字節(jié)F1OAM00000000000000000000000000000011HEC有效碼字F3OAM00000000000000000000000000001001HEC有效碼字4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

二、

基于SDH的ATM傳輸

ITU-T建議I.432規(guī)定了在SDH上傳輸ATM信元的方法。

ITU-T在提出SDH傳輸系統(tǒng)時，希望SDH網(wǎng)絡能夠方便地對支路信號進行同步數(shù)字復用和交叉連接，同時希望幀結(jié)構(gòu)能夠兼容E1和T1兩大PDH系列的信號。

SDH采取同步復接的方式，所有STM-N采用的幀結(jié)構(gòu)格式是相似的，即都以STM-1為基礎。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

三、

基于PDH的ATM傳輸PDH不同等級傳輸幀格式之間的關(guān)系與SDH的不同，在SDH中STM-1、STM-4、STM-16和STM-64雖然傳輸速率不同，但傳輸幀之間有明確的關(guān)系，所以非常容易確定信息復用方式和復接格式。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)4.4.4ATM的交換一、ATM交換的基本原理和要求ATM交換機基本組成結(jié)構(gòu)入線處理……交換單元出線處理……控制單元控制信息入線出線4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)二、ATM交換單元的構(gòu)成

ATM交換單元是選擇相應數(shù)量的基本交換單元連接而成的。

ATM交換單元基本構(gòu)造方法是：

空分交換結(jié)構(gòu)；時分交換結(jié)構(gòu)；令牌環(huán)交換結(jié)構(gòu)；總線交換結(jié)構(gòu)。

4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)三、ATM多級交換網(wǎng)絡1、Banyan網(wǎng)絡及其遞歸構(gòu)造入端出端0101入端出端0101（a）平行連接（b）交叉連接

交叉連接單元的兩種狀態(tài)連接

交叉連接單元的實現(xiàn)信頭判斷送出控制緩沖存儲緩沖存儲一個交叉連接單元有兩種狀態(tài)：平行連接和交叉連接。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)出端入端010123234×4多級互聯(lián)網(wǎng)絡4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)入端出端01234567012345678×8多級互聯(lián)網(wǎng)絡4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)2、Banyan網(wǎng)絡的性質(zhì)（1）唯一路徑性質(zhì)

Banyan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。稱之為唯一路徑性質(zhì)。（2）自選路由性質(zhì)出線編號的二進制數(shù)正好是該信元經(jīng)過單元的出線編號。（3）內(nèi)部阻塞性質(zhì)內(nèi)部阻塞是在2×2交叉連接單元的兩個入線要向同一個出線上發(fā)送信元時產(chǎn)生的。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)4.4.5ATM網(wǎng)絡管理一、OAM的功能4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)OAM功能主要應用AIS前向報告缺陷指示RDI后向報告遠端缺陷指示連續(xù)性檢驗連續(xù)地監(jiān)控連接的連續(xù)性環(huán)回即時的連通性監(jiān)控、故障定位、業(yè)務前連通性校驗前向性能監(jiān)控前向性能評估后向性能報告報告后向性能評估激活/去話激活/去活性能監(jiān)控功能和連續(xù)性檢驗功能ATM層和OAM功能二、OAM及網(wǎng)絡管理連續(xù)性檢驗信元的使用環(huán)回信元的使用性能管理信元的使用4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)三、流量管理和擁塞控制1、流量管理連接接納控制（CAC）、用法參數(shù)控制、信元丟失優(yōu)先級選擇性丟棄、選擇性分組丟棄2、擁塞控制擁塞控制的概念、擁塞控制的因素、擁塞管理、擁塞回避、擁塞恢復4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)4.4.6IPOverATM

一、傳統(tǒng)IPOverATM

CIPOA的基本思想是利用IP對低層網(wǎng)絡技術(shù)的包容能力，在ATM網(wǎng)絡上支持IP。

CIPOA規(guī)范只支持IP協(xié)議，所以它適用于只使用IP協(xié)議的互聯(lián)網(wǎng)和局域網(wǎng)。在CIPOA中，引入邏輯子網(wǎng)(LIS)的概念。LIS是指根據(jù)需要將直接在ATM網(wǎng)絡的主機、路由器和服務器進行組合，組成—個邏輯上的IP子網(wǎng)，主機、路由器和服務器與位置無關(guān)，可位于ATM網(wǎng)絡內(nèi)的任何地方。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)二、ATM上多協(xié)議規(guī)范（MPOA）技術(shù)

MPOA是由ATM論壇制定的ATM上的多協(xié)議規(guī)范。它支持多種網(wǎng)絡協(xié)議，能將網(wǎng)絡層地址（IP地址）直接映射為ATM地址，支持可變長度的MTU，借助提出的“虛擬路由器和交換路由器”概念，主機間能建立直接的ATMVC，解決了路由瓶頸問題，是一種功能強大的網(wǎng)絡層解決方案。4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)MPOA由MPOA客戶機（MPC）和MPOA服務器（MPS）組成MPOA客戶機第三層轉(zhuǎn)發(fā)機制MPOA客戶機LAN仿真客戶MPOA服務器第三層轉(zhuǎn)發(fā)機制MPOA服務器LAN仿真客戶下一跳服務器ELAN4.4ATM網(wǎng)絡技術(shù)

MPC的主要功能：完成互連網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)的發(fā)送，但是MPC并不運行任何互連網(wǎng)絡層的路由選擇