ATM網(wǎng)絡(luò)要點課件

現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)單擊此處編輯母版標題樣式單擊此處編輯母版副標題樣式第四章ATM網(wǎng)絡(luò)一個完整的現(xiàn)代通信網(wǎng)可分為相互依存的三部分：

業(yè)務(wù)網(wǎng)、傳送網(wǎng)、支撐網(wǎng)通信網(wǎng)的功能結(jié)構(gòu)7.1ATM交換技術(shù)產(chǎn)生的背景1247.2ATM概述37.3ATM技術(shù)基礎(chǔ)7.4ATM協(xié)議參考模型7.5ATM的控制5主要內(nèi)容7.6ATM的典型應用（含軍用）67.1ATM交換技術(shù)產(chǎn)生的背景

電路交換是在收發(fā)端之間建立起具有一定速率的信道，且不論雙方是否在傳送信息，此信道一直被雙方占用，直到雙方拆除信道為止，實時性好。網(wǎng)絡(luò)資源利用率低。無法適應大量數(shù)據(jù)和視頻圖像的傳送。1.電路交換：浪費帶寬2、分組交換5123486791011121314151617181920分組交換：以分組為信息單位，以存儲-轉(zhuǎn)發(fā)方式，采用統(tǒng)計時分復用技術(shù)構(gòu)成用戶之間的信息傳送通路的數(shù)字交換方式，主要用于數(shù)據(jù)通信。

分組交換采用統(tǒng)計復用技術(shù)，動態(tài)分配網(wǎng)絡(luò)資源，資源利用率高。協(xié)議和控制復雜，路由與容錯的機制，處理時間長、數(shù)據(jù)傳送時延大、且具有不可預測性。數(shù)據(jù)包的長度不固定，不易于硬件識別，不易于速度提高。語音傳輸時延大，實時性差，QOS難以保證分組傳送：傳輸速度慢分組交換與電路交換若要傳送數(shù)據(jù)量很大，且其傳送時間遠大于呼叫時間，則采用電路交換較為合適；當端到端通路有很多段鏈路組成時，采用分組交換傳送數(shù)據(jù)較為合適。提高網(wǎng)絡(luò)信道利用率方面，分組交換優(yōu)于電路交換。分組交換尤其適合計算機之間的突發(fā)式數(shù)據(jù)通信。進入20世紀80年代，多媒體業(yè)務(wù)需求使電信網(wǎng)絡(luò)遇到問題。原有以電路交換技術(shù)為基礎(chǔ)的話音網(wǎng)絡(luò)和以分組交換技術(shù)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)都無法滿足多媒體業(yè)務(wù)實時、寬帶和突發(fā)性要求。3.電路、傳統(tǒng)分組交換無法滿足多媒體業(yè)務(wù)綜合數(shù)字網(wǎng)IDN(IntegratedDigitalNetwork)IDN是以64kbit/s的PCM信道為基礎(chǔ)，把數(shù)字時分電話交換和數(shù)字時分復用傳輸綜合起來的數(shù)字電話網(wǎng)。IDN實現(xiàn)從本地交換節(jié)點至另一端本地交換節(jié)點間的數(shù)字連接，但并不涉及用戶接續(xù)到網(wǎng)絡(luò)的方式。4.綜合數(shù)字網(wǎng)IDN經(jīng)濟性差：各種網(wǎng)絡(luò)互不兼容，終端和接入設(shè)備專用，增加用戶投資；效率低：專網(wǎng)專用，難以互通，資源利用率低；用戶使用不方便：各種網(wǎng)絡(luò)標準不同、號碼不同、接入過程不同；管理復雜：不同網(wǎng)絡(luò)由不同的網(wǎng)絡(luò)管理部門管理，增加業(yè)務(wù)困難。4.綜合數(shù)字網(wǎng)IDN

20世紀70年代末，在IDN后，為提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率和方便用戶，提出：綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)N-ISDN(IntegratedServiceDigitalNetwork)5.綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)N-ISDN

技術(shù)進步不斷產(chǎn)生新網(wǎng)絡(luò)，提供用戶新的服務(wù)范圍，人們希望有一個通用網(wǎng)絡(luò)，支持現(xiàn)有及未來業(yè)務(wù)。1984年CCITT通過I系列建議書，對ISDN定義。ISDN是以電話IDN為基礎(chǔ)發(fā)展起來的通信網(wǎng)。5.綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)N-ISDNN-ISDN：在一個網(wǎng)絡(luò)中可以傳送和處理各種類型的數(shù)據(jù)，向用戶提供多種業(yè)務(wù)服務(wù)，如電話、傳真、視頻以及數(shù)據(jù)通信等。N_ISDN基本特征綜合的業(yè)務(wù)：ISDN支持各種電話和非電話業(yè)務(wù)，包括話音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)。端到端的數(shù)字連接：實現(xiàn)終端設(shè)備、傳輸以及交換的綜合化。提供開放的標準入網(wǎng)接口。用戶通過端到端共路信令，實現(xiàn)靈活智能控制。5.綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)N-ISDN用戶信息用戶信息ISDN交換機ISDN交換機終端分組交換能力電路交換能力無交換連接能力公共信道信令能力終端用戶－用戶信令用戶－網(wǎng)絡(luò)信令用戶－網(wǎng)絡(luò)信令I(lǐng)SDN網(wǎng)絡(luò)5.綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)N-ISDN基本速率接口BRI(BasicRateInterface)B：64kb/sD：16kb/s凈速率：2B＋D＝2×64kb/s＋16kb/s=144kb/s基群速率接口PRI(PrimaryRateInterface)B：64kb/sD：64kb/s凈速率：30B＋D＝2048kbit／s

PRIDB1~B30DBRIB1B25.綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)N-ISDNN-ISDN并未達到預期效果，不足之處：(1)信息傳送速率有限。無法實現(xiàn)電視業(yè)務(wù)和高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，難以提供更新的業(yè)務(wù)。(2)基礎(chǔ)是IDN。所支持業(yè)務(wù)是64kbit/s的電路交換業(yè)務(wù)，對技術(shù)發(fā)展適應性差。(3)綜合是不完全的。只是在用戶入網(wǎng)接口上實現(xiàn)分組交換業(yè)務(wù)綜合，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部仍由分開的電路交換和分組交換實體來提供不同業(yè)務(wù)。

(4)不能支持不同傳輸要求的多媒體業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)的管理和控制基于電路交換，無法適應寬帶業(yè)務(wù)要求。5.綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)N-ISDN80年代中期，人們對新的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)提出要求：能真正實現(xiàn)話音，數(shù)據(jù)和圖像等業(yè)務(wù)的綜合。能適應現(xiàn)行和將來可能的業(yè)務(wù)。具有靈活，可變傳輸速度，能在一個網(wǎng)絡(luò)中提供低至幾kbps，高至幾百Mbps的速度。B-ISDN（寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)）6.寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)B-ISDN嶄新的傳輸方式、交換方式、用戶接入方式以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的寬帶通信網(wǎng)

快速分組交換是人們在尋找B-ISDN的傳送方式時不約而同地想到的一種方式。

1988年，CCITT在藍皮書中正式將快速分組交換（FPS）（美國）或異步時分復用（ATD）（歐洲）定名為異步轉(zhuǎn)移模式（ATM），作為B-ISDN的信息傳遞方式。

ATM本質(zhì)上是一種高速分組交換模式。7.快速分組交換-異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）7.2ATM概述1.ATM概念ATM(AsynchronousTransferMode)異步轉(zhuǎn)移模式、異步傳輸模式、異步傳送模式。ATM是B-ISDN的核心技術(shù)?！爱惒健保褐窤TM多路復用方案（把多發(fā)送源的通信量混合在一起，輸出到同一物理網(wǎng)絡(luò)通路上）“轉(zhuǎn)移模式”：ITU-T定義，轉(zhuǎn)移模式即在電信網(wǎng)絡(luò)中信息傳輸、復用和交換的方式。2.STM、ATM比較目前應用的傳遞方式可分為兩種：同步傳遞方式(STM)：采用時分復用，各路信號都是按一定時間間隔周期性出現(xiàn)，接收端可根據(jù)時間識別每路信號。異步傳遞方式(ATM)：采用統(tǒng)計時分復用，各路信號不是按照一定時間間隔周期性出現(xiàn)，接收端要根據(jù)標志識別每路信號。其他電話局域網(wǎng)電視會議統(tǒng)計時分復用傳統(tǒng)時分復用采用統(tǒng)計時分復用（異步時分復用）技術(shù)。

來自任意用戶的信息信元流不必是周期性的，便于實現(xiàn)線路帶寬的按需分配、共享和統(tǒng)計復用，可滿足不同用戶傳遞不同業(yè)務(wù)的帶寬需要。3.ATM的特點采用固定長度短分組(信元)并簡化信頭功能。固定長度的53字節(jié)信元結(jié)構(gòu)，便于硬件處理，提高通信處理能力，時延小、實時性好，能夠滿足多媒體業(yè)務(wù)的傳輸要求。以分組傳送為基礎(chǔ)，融合電路傳送高速化優(yōu)點。3.ATM的特點采用面向連接技術(shù)，預約傳輸資源，提供QoS保證。所有用戶數(shù)據(jù)、信令和網(wǎng)管數(shù)據(jù)都通過虛連接傳輸。呼叫建立時向網(wǎng)絡(luò)提出傳輸所需資源(資源預約)，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)當時狀態(tài)決定是否接受呼叫。逐段轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)報較長，不固定長度，不保證網(wǎng)絡(luò)QoS。一次呼叫建立VC，高速轉(zhuǎn)發(fā)，固定長度，QoS保證。無連接交換網(wǎng)絡(luò)面向連接ATM網(wǎng)絡(luò)SetupSetupSetupSetup3.ATM的特點取消逐段鏈路的差錯控制和流量控制ATM協(xié)議運行在誤碼率很低的光纖傳輸網(wǎng)上；ATM預約資源機制保證網(wǎng)絡(luò)傳輸負載小于網(wǎng)絡(luò)傳輸能力；所以ATM取消了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點之間鏈路上的差錯控制和流量控制。3.ATM的特點支持多種綜合寬帶業(yè)務(wù)，采用標準化的ATM協(xié)議。3.ATM的特點ATM綜合了分組交換和電路交換的優(yōu)勢采用統(tǒng)計時分復用，提高了信道利用率。信元是長度固定的短分組，便于硬件交換實現(xiàn)，轉(zhuǎn)發(fā)速度快，時延小。ATM適用于任何業(yè)務(wù)（實時的視、音頻業(yè)務(wù)及非實時的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)），真正做到業(yè)務(wù)綜合。4.ATM的技術(shù)優(yōu)勢明顯缺點：信元首部開銷太大，即5字節(jié)信元首部在整個53字節(jié)信元中所占比例相當大（“信元稅”問題）。ATM的技術(shù)復雜且價格較高。ATM能夠直接支持的應用不多。5.ATM的缺點7.3ATM技術(shù)基礎(chǔ)1.ATM網(wǎng)絡(luò)和接口公用ATM網(wǎng)絡(luò)：屬于電信公用網(wǎng)，由電信運營商建立、管理和經(jīng)營，可以連接各種專用ATM網(wǎng)和ATM用戶終端，作為骨干網(wǎng)絡(luò)使用。專用ATM網(wǎng)：指一個單位或部門范圍內(nèi)的ATM網(wǎng)，通常用于一幢大廈或校園范圍內(nèi)。1.ATM網(wǎng)絡(luò)和接口UNI=用戶-網(wǎng)絡(luò)接口；PUNI=專用用戶-網(wǎng)絡(luò)接口NNI=網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)接口；PNNI=專用網(wǎng)絡(luò)-網(wǎng)絡(luò)接口B-ICI(BroadbandInter-CarrierInterface)：寬帶網(wǎng)間接口，不同運營商ATM網(wǎng)之間的接口。PUNIPNNI公用UNINNIB-ICICarrierACarrierBPUBLICNETWORKPRIVATENETWORK2.虛連接

ATM采用面向連接的通信方式，即在傳送信息之前建立源到目的之間的連接，在ATM中這種連接是邏輯連接，也叫虛連接。ATM終端ATM終端ATM交換機信元信元PVC（永久虛通路）：通過網(wǎng)管預先建立，不論是否有業(yè)務(wù)通過或終端設(shè)備接入，PVC一直保持，直到由網(wǎng)管釋放。2.虛連接-PVCPVC目的源PVCPVCPVCPVC永久虛電路(PVC)需要管理員手動更新網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的VPI/VCI表ABDCInputOutput133302215314164329329164InputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCIPortVPI/VCIPortVPI/VCI129345230415164329329164InputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI1452162521291643293291642930101615451443InputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI116243314410164329329164124233241231SVC（交換虛通路）：通過信令建立，通信完成后由信令釋放SVC。signalsforsetupSVCSVCSVCSVCSVC2.虛連接-SVC交換虛電路(SVC)信令自動動態(tài)建立連接BD1241332412UNI

SignalingNNI

SignalingCUNI

SignalingInputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI164329329164InputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI252129164329329164InputOutput129345164329329164PortVPI/VCIPortVPI/VCIInputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI164329329164A31在最近建立的連接上傳輸數(shù)據(jù)BD1241332412UNI

SignalingNNI

SignalingCUNI

SignalingInputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI129345164329329164A3InputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI164329329164129345InputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI252129164329329164145216InputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI164329329164116243交換虛電路(SVC)1信令自動動態(tài)釋放連接交換虛電路(SVC)BD1241332412NNI

SignalingCUNI

SignalingInputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI164329329164InputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI252129164329329164InputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI129345164329329164InputOutputPortVPI/VCIPortVPI/VCI164329329164A3UNI

Signaling1SoftPVC（軟-永久虛電路）：PVC在UNI側(cè)通過人工建立，在NNI側(cè)通過信令動態(tài)建立。SPVCPVCPVCSVCSPVCSVCSVCSVC2.虛連接-SPVC3.虛信道和虛通路虛通路VP：復用在一條鏈路上的許多不同VP，用其VPI識別，包含許多相同端點的虛信道VC，使用同一個VPI。虛信道VC：復用在一個VP中的不同的VC，用其VCI來識別，VC是在兩個或以上端點之間運送ATM信元的通信通路。ATM物理連接一條虛通路（VP）包含許多條虛信道（VC）一條ATM傳輸鏈路包含許多條虛通路（VP）虛信道（VC）是ATM網(wǎng)絡(luò)端點之間的邏輯通路VirtualChannels(VC)VirtualChannels(VC)E3

OC12VirtualPath(VP)VirtualPath(VP)3.虛信道和虛通路ATM虛連接用信元首部中的兩級標號來識別。虛信道標識VCI(VirtualChannelIdentifier)虛通路標識符VPI(VirtualPathIdentifier)

傳輸鏈路虛通路VPxVPzVPyVCxVCxVCyVCzVCzVCyVCyVCx虛信道3.虛信道和虛通路E3/STM-1/STM_4（傳輸通道）VPI-10VPI-20VCI-100VCI-101VCI-100VCI-101Cell信元虛連接標識

=VPI/VCIVPI和VCI僅在兩個物理節(jié)點間有局部意義。VPI和VCI只在其相應的每段傳輸通道上有意義，不具有端到端含義，即不同傳輸通道上的VPI和VCI的值可以相同。3.虛信道和虛通路3.虛信道連接VCC和虛通路連接VPCVPI=2

VCI=44VPI=1

VCI=1VPI=26

VCI=44VPI=20

VCI=30虛信道連接

(VCC)虛通路連接

(VPC)VP

SwitchVC

SwitchVC

SwitchNNINNIUNIUNIVCC端點(VCCendpoint)：是VCC的起點和終點，是ATM層及其上層交換信元凈荷的地方，即信息產(chǎn)生源點和被傳送目的點。VPC端點(VPCendpoint)：是VPC的起點和終點，是VCI產(chǎn)生，變換或終止的地方。VPI=2

VCI=44VPI=1

VCI=1VPI=26

VCI=44VPI=20

VCI=30虛信道連接

(VCC)虛通路連接

(VPC)VP

SwitchVC

SwitchVC

SwitchNNINNIUNIUNI虛信道連接VCC(VirtualChannelConnection)是VCC端點之間的VC級端到端連接，由多條VC鏈路串接而成，VCI識別一條VC。虛通路連接VPC(VirtualPathConnection)是VPC端點之間的VP級端到端連接，由多條VP鏈路串接而成，VPI識別一條VP。3.虛信道連接VCC和虛通路連接VPC虛信道連接（VCC）虛通路連接（VPC）VC鏈路VC鏈路VC鏈路VCIXVCIyVCIZVP鏈路VP鏈路VP鏈路VPIXVPIyVPIZ3.虛信道連接VCC和虛通路連接VPC信元轉(zhuǎn)發(fā)采用逐跳轉(zhuǎn)發(fā)的方法UNI信元VPI=1VCI=1用戶B用戶AATM終端設(shè)備ATM終端設(shè)備ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備UNI信元VPI=20VCI=30NNI信元VPI=26VCI=44NNI信元VPI=2VCI=44VC交換VC交換VP交換4.VP交換和VC交換一般情況下：VP交換只改變VPI的值不改變VCI的值VC交換既改變VPI的值又改變VCI的值4.VP交換和VC交換VC交換：ATM交換機會檢查VPI/VCI的值VP交換：ATM交換機只檢查VPI的值，忽略VCI的值VCI1VCI2VCI3VCI4VPI2VPI3VPI1VPI2VPI3VPI5VPI1VPI4端口1端口2端口3VCI1VCI2VCI1VCI2VP交換VC交換VCI3VCI4VCI1VCI2ATM交換機4.VP交換和VC交換4.VP交換和VC交換ATM

UNI信元48字節(jié)

負荷GFC(4)VPI(4)VCI(16)PTICLPHECATM

NNI

信元48字節(jié)

負荷VPI(12)VCI(16)PTICLPHECVPI(4)5.ATM信元格式UNINNIUNI用戶設(shè)備用戶設(shè)備ATM交換設(shè)備ATM交換設(shè)備GFC

一般流量控制

（UNI信元需要）VPI/VCI

虛通道/虛通路標識PTI

有效載荷類型標識

3個bit位:

1.用戶/控制數(shù)據(jù)

2.擁塞

3.后繼信元CLP

信元丟失優(yōu)先位HEC

信元頭差錯檢測

8bitCRC5.ATM信元格式信元的發(fā)送順序：從信頭第一個字節(jié)開始，按遞增順序發(fā)送，在一個字節(jié)中從第8位開始，按遞減順序發(fā)送。最先發(fā)送的位稱為最高比特位（MSB-MostSignificantBit），最后發(fā)送的位稱為最低比特位（LSB-LeastSignificantBit）。GFC(GenericFlowControl)：4b，一般流量控制，4比特。只用于UNI接口，目前置為“0000”將來可能用于流量控制。VPI/VCI：虛電路標記，具備本地意義。VPI(8b/12b)：標識不同虛通路VP，

UNI：256，NNI：4096VCI(16b)：標識一條虛通路內(nèi)不同的虛信道VC(65536)5.ATM信元格式-信元中各字段含義PTI(PayloadTypeIndicator)：3b，載荷類型指示，第1位表示是用戶還是管理數(shù)據(jù)。用戶數(shù)據(jù)，第2位是擁塞指示，第3位在AAL5中表示是否為用戶幀的最后一個信元；管理數(shù)據(jù)，第2、3位表示不同管理信元(OAM信元)。5.ATM信元格式-信元中各字段含義前向擁塞指示(EFCI/ExplicitForwardCongestionIndication)CLP(CellLossPriority)：1b，信元丟失優(yōu)先級。

“1”：低優(yōu)先級；“0”：高優(yōu)先級當傳輸超限時，首先丟棄的是低優(yōu)先級信元。

5.ATM信元格式-信元中各字段含義HEC(HeaderErrorControl)：8b，信元頭的差錯檢測，信元定界。5.ATM信元格式-信元中各字段含義需要每一段鏈路都計算HEC嗎？HEC(8b)：信元頭的差錯檢測，信元定界。5.ATM信元格式-信元中各字段含義6.ATM信元類型信元包括空閑信元：VPI=0，VCI=0，PTI=0，CLP=1，用于速率適配未賦值信元：VPI=0，VCI=0，PTI=任意值，CLP=0。OAM信元信令信元VP子層：VCI=3用于VP鏈路，VCI=4用于VP連接VC子層：PTI=4用于VC鏈路，PTI=5用于VC連接元信令信元：VPI=任意值，VCI=1一般廣播信元信令：VPI=任意值，VCI=2點對點信令信元：VPI=任意值，VCI=5用戶信元7.4ATM協(xié)議參考模型

控制面：分層結(jié)構(gòu)，負責生成和管理信令請求，完成連接的建立、監(jiān)視和拆除。用戶面：采用分層結(jié)構(gòu)，負責管理用戶數(shù)據(jù)傳輸。管理面：層管理：負責管理各平面中的各層，具有與其它平面相對應的層次結(jié)構(gòu)。面管理：不分層，負責管理系統(tǒng)和各平面間的通信。高層

ATM層物理層用戶面控制面面管理高層層管理ATM適配層管理面1.ATM協(xié)議參考模型ATM參考模型：三個平面

四個層用戶面和控制面分層結(jié)構(gòu)物理層(PHY)：完成傳輸信息(比特/信元)功能。ATM層：負責交換、選路由和信元復用。AAL層：將各種業(yè)務(wù)信息適配成ATM信息流。高層：根據(jù)不同業(yè)務(wù)特點完成高層功能。1.ATM協(xié)議參考模型1.ATM協(xié)議參考模型ATMModelApplicationPresentationSessionTransportNetworkDataLinkPhysicalATMAdaptationATMPhysical物理層：與OSI參考模型物理層類似。ATM適配層AAL(ATMAdaptationLayer)與ATM層結(jié)合在一起，與OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層類似。1.ATM協(xié)議參考模型-物理層PhysicalLayerHeaderErrorControl(HEC)FieldATMAdaptationPhysicalATMTransmissionConvergence(TC)---------------------------------PhysicalMediumDependent(PMD)PayloadHeader物理層發(fā)送端：將ATM層送來的信元轉(zhuǎn)換成在物理媒體上傳輸?shù)谋忍亓?；接收端：將物理媒體傳送來的比特流轉(zhuǎn)換為信元傳送給ATM層。1.ATM協(xié)議參考模型-物理層ATM適配層（AAL）ATM層物理層物理媒體子層PMD(PhysicalMediumDependent)：在物理媒體上正確的發(fā)送與接收數(shù)據(jù)比特。傳輸匯聚子層TC(TransmissionConvergencesub-layer)：與物理媒介無關(guān)，以一定格式傳輸比特流。

傳輸幀的適配。信元流與傳輸幀轉(zhuǎn)換時的格式適配；（1）成幀格式(PDH/SDH幀格式)（同步傳輸）

在發(fā)送端將信元流封裝成適合傳輸系統(tǒng)要求的幀結(jié)構(gòu)送到PM子層，在接收端將PM子層送來的比特流進行幀定位恢復成信元流（傳輸幀的產(chǎn)生與恢復）；（2）無幀格式(ATM信元格式)（異步傳輸）

ATM信元在物理層上進行直接傳輸，無需進行信元格式與傳輸幀格式間的適配。信元可以逐比特直接通過相應的電信號或光信號進行傳輸。1.ATM協(xié)議參考模型-物理層傳輸匯聚子層TC信元定界功能：識別信元邊界，采用HEC方式，將每32比特進行CRC計算，若結(jié)果與其后8比特相等，則認為找到一個信頭。信頭錯誤檢驗碼HEC的產(chǎn)生與校驗：發(fā)送端按CRC算法生成1字節(jié)信頭差錯控制域(HEC)，在接收端對信頭HEC進行校驗并按信頭差錯控制方式處理信元。1.ATM協(xié)議參考模型-物理層傳輸匯聚子層TC信元速率耦合（速率匹配）：發(fā)送端在物理層插入一些空閑信元(idlecell)，將ATM信元流速率適配成傳輸媒體速率；接收端識別并丟棄/刪除。用于基于幀的傳輸。信元流與比特流轉(zhuǎn)換時的速率適配。1.ATM協(xié)議參考模型-物理層傳輸匯聚子層TC1.ATM協(xié)議參考模型-物理層功能：在物理媒體上正確發(fā)送與接收數(shù)據(jù)比特。線路編碼、光電轉(zhuǎn)換和比特定時。物理接口：PDH/SDH接口、信元接口介質(zhì)：光纖、雙絞線、同軸線速率：51.84Mb/s：OC-1155.52Mb/s：OC-3,STM-1622.08Mb/s：OC-12,STM-4100Mb/s：FDDI物理媒體子層PMD1.ATM協(xié)議參考模型-物理層1531元E1幀格式的信元映射由ITU-TG.804規(guī)定。一個ATM信元到E1傳輸幀的映射可以跨越兩個傳輸幀。ATM信元吞吐率：2.048×(30/32)=1.920Mbit/sATM信元通過E1傳輸?shù)膶嶋H凈荷帶寬：

2.048×(30/32)×(48/53)=1.739Mbit/s例：ATM信元流裝入SDHSTM-1幀9行270字節(jié)261字節(jié)………9行9字節(jié)的開銷和指針5字節(jié)首部53字節(jié)53字節(jié)53字節(jié)53字節(jié)53字節(jié)53字節(jié)53字節(jié)有效載荷放入ATM信元1.ATM協(xié)議參考模型-物理層基于SDH的ATM信元映射由ITU-TI.432建議規(guī)定ATM信元流被映射到帶有VC-4路徑開銷的VC-4容器。類似原理可用于STM-4(622.08Mbps結(jié)構(gòu)的信元映射)。問題：STM-1標準速率為155.52Mbps，去掉開銷，求：

ATM信元傳送速率？

ATM信元實際凈荷帶寬？1.ATM協(xié)議參考模型-物理層1.ATM協(xié)議參考模型-ATM層ATM適配層（AAL）ATM層物理層ATM層：利用物理層提供服務(wù)，與對等層以信元為單位通信，同時為AAL層提供服務(wù)。ATM層與物理媒體無關(guān)，只識別和處理信頭。信元頭的插入/移除：發(fā)送端將AAL層送來的信元凈荷添加信元頭；接收端將信元頭刪除后送往AAL層。1.ATM協(xié)議參考模型-ATM層信元復用與交換：ATM層將不同連接(VPI/VCI)的信元復用成物理層的單一信元流，并在相反方向上解復用。當信元從一條物理鏈路被交換到另一條物理鏈路時，根據(jù)VPI/VCI進行ATM選路和交換。實現(xiàn)凈荷類型有關(guān)功能：信頭中PT字段說明信元凈荷是用戶信息還是其它信息。若是用戶信息，凈荷送到AAL層；若是其它信息，送控制面或管理面。1.ATM協(xié)議參考模型-ATM層一般流量控制功能：信頭中的GFC提供對ATM連接的流量控制，以便減輕瞬間業(yè)務(wù)量過載。GFC只用在UNI。服務(wù)質(zhì)量保證：在呼叫建立時，用戶向網(wǎng)絡(luò)表明QoS類別，在連接保持期間，網(wǎng)絡(luò)應保證QoS。ATM層信元丟失會影響QoS，用戶或業(yè)務(wù)提供者可設(shè)置信頭中CLP。1.ATM協(xié)議參考模型-ATM層1.ATM協(xié)議參考模型-ATM層1.ATM協(xié)議參考模型-ATM適配層（AAL）ATM適配層(AAL)：在ATM層之上增加適配功能，使ATM信元傳送能適應不同業(yè)務(wù)(話音，視頻，數(shù)據(jù)等)，支持將高層PDU映射到ATM信元的信息段。話音信號A/DAAL層ATM層48字節(jié)數(shù)據(jù)塊數(shù)字化的采樣信號53字節(jié)信元數(shù)據(jù)信號長度可變的突發(fā)數(shù)據(jù)分組AAL層48字節(jié)數(shù)據(jù)塊ATM層53字節(jié)信元視頻信號A/D圖像幀壓縮的編碼信號AAL層48字節(jié)數(shù)據(jù)塊ATM層53字節(jié)信元1.ATM協(xié)議參考模型-ATM適配層（AAL）是ATM核心（與業(yè)務(wù)無關(guān)的ATM層和物理層）和高層間的接口。是為使ATM層能適應不同業(yè)務(wù)類型而設(shè)置，ATM對各種業(yè)務(wù)承載能力集中體現(xiàn)在ATM適配層。1.ATM協(xié)議參考模型-ATM適配層（AAL）把上層應用數(shù)據(jù)與ATM要求進行適配。對48字節(jié)的凈荷進行分段與組裝。把48字節(jié)的凈荷傳給ATM層1.ATM協(xié)議參考模型-ATM適配層（AAL）ATM適配層（AAL）ATM層物理層匯聚子層CS(ConvergenceSub-layer)：將上層信息轉(zhuǎn)化為適應分段的48字節(jié)ATM凈荷。業(yè)務(wù)特定匯聚子層SSCS(ServiceSpecialConvergenceSub-layer)：與各種業(yè)務(wù)特性相關(guān)。公共部分匯聚子層CPCS(CommonPartConvergenceSub-layer)：在幀前后加入可變長填充字符形成48字節(jié)整數(shù)倍幀，并錯誤檢測。1.ATM協(xié)議參考模型-ATM適配層（AAL）ATM適配層（AAL）ATM層物理層分段重裝子層SAR(SegmentationAndReassembly)：把CS層處理后的數(shù)據(jù)包分割成48字節(jié)ATM凈荷，或?qū)?8字節(jié)ATM凈荷組裝成CS子層數(shù)據(jù)。例：ATM的AAL5適配過程

AAL5用于信源和信宿間不要求時間同步的業(yè)務(wù)，以提供面向連接或非面向連接的數(shù)據(jù)傳輸，且傳輸速率可變。1.ATM協(xié)議參考模型在ATM交換機中只有物理層和ATM層。AAL層只駐留在ATM端點之中。ATM端點AAL層IP層物理層ATM層AAL層IP層物理層ATM層ATM網(wǎng)絡(luò)ATM網(wǎng)絡(luò)交換機交換機ATM層物理層物理層物理層ATM層物理層ATM端點1.ATM協(xié)議參考模型AAL業(yè)務(wù)分類原則在源點和目的點之間是否需要明確的定時(實時和非實時)傳送所需的位速率是固定的還是可變的(恒定比特率和可變比特率)采用面向連接的工作方式還是無連接工作方式2.AAL業(yè)務(wù)分類A類(CBR，ConstantBitRate)：源至目的有定時關(guān)系，恒定比特率，面向連接的業(yè)務(wù)，常見業(yè)務(wù)：64Kb/s話音業(yè)務(wù)、固定碼率的非壓縮視頻。2.AAL業(yè)務(wù)分類010%20%30%40%50%60%70%80%90%100%TimeATimeBTimeCTimeDTimeETimeFTimeGTimeHConstantBitRateCBRB類(VBR，VariableBitRate)：源至目的有定時關(guān)系，可變比特率，面向連接業(yè)務(wù)。2.AAL業(yè)務(wù)分類實時傳輸RT-VBR：應用于交互式壓縮語音或視頻傳輸。

非實時傳輸NRT-VBR：應用于定時發(fā)送的通信如多媒體電子郵件等。C類(ABR，AvailableBitRate)：源至目的無定時關(guān)系，可變比特率，面向連接業(yè)務(wù)。常見業(yè)務(wù)：信令和面向連接的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。2.AAL業(yè)務(wù)分類TimeATimeBTimeCTimeDTimeETimeFTimeGTimeH010%20%30%40%50%60%70%80%90%100%ABRVBRCBRAvailableBitRateD類(UBR，UnspecifiedBitRate)：源至目的無定時關(guān)系，可變比特率，無連接業(yè)務(wù)。常見業(yè)務(wù)：傳統(tǒng)的LAN和WAN的IP數(shù)據(jù)報業(yè)務(wù)。2.AAL業(yè)務(wù)分類010%20%30%40%50%60%70%80%90%100%TimeATimeBTimeCTimeDTimeETimeFTimeGTimeHUBRABRVBRCBR

目前AAL層有5種適配方式，用于承載不同類型的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)A類B類C類D類比特率固定可變可變可變信源、信宿定時關(guān)系需要需要不需要不需要連接方式面向連接面向連接面向連接無連接適配AAL1AAL2AAL3/4AAL53.AAL適配方式分類7.5ATM的控制

1.ATM差錯控制現(xiàn)代的數(shù)字和光纖物理網(wǎng)絡(luò)的差錯率相當?shù)?。結(jié)果：ATM網(wǎng)絡(luò)取消節(jié)點之間逐段鏈路的差錯控制，信元頭部出現(xiàn)差錯，網(wǎng)絡(luò)簡單丟棄信元。推給網(wǎng)絡(luò)邊緣的終端設(shè)備完成，用戶在應用層上進行端到端的檢驗。沒有差錯控制處理可對信元的交換速率帶來正面影響。ATMSwitchEndDevice我能建立速率為21,000信元/秒的連接嗎?總共帶寬 155,000已使用的帶寬136,000還可以使用的帶寬19,000不行，資源不夠。2.ATM接入控制CAC(ConnectionAdmissionControl)：網(wǎng)絡(luò)在連接建立期間確定是否接納連接請求的行動，只有當網(wǎng)絡(luò)能夠保證相關(guān)的流量協(xié)商時才允許新連接建立。3.ATM流量控制-流量協(xié)商流量描述：指明可提供容量或用戶需要速率，定義帶寬特性（分配帶寬恒定與否）。QoS參數(shù)：通過引入信元時延、時延變化和信元丟失率（優(yōu)先級處理）來描述信能。

只有用戶信元流符合流量協(xié)商時，才有這些保證。ATM流量協(xié)商：是用戶與網(wǎng)絡(luò)之間的一種協(xié)定，保證ATM信元流的以下各方面并包含以下各參數(shù)：ATM網(wǎng)絡(luò)我需要一個VC：XMbpsY抖動Z信元丟失保證QoS請求契約3.ATM流量控制-流量協(xié)商TrafficContractandConformanceDefinition：

ServiceCategories：

CBR、rt-VBR、nrt-VBR、ABR和UBRTrafficParamenters：

峰值信元速率PCR

持續(xù)信元速率SCR

最大突發(fā)尺寸MBS私網(wǎng)公共ATM網(wǎng)絡(luò)整形過的數(shù)據(jù)實際數(shù)據(jù)我要遵守契約，因此我必須對我的流量進行整形前進,多保重Shaper3.ATM流量控制-流量整形流量整形(shaping)：降低突發(fā)、減少阻塞概率。在用戶側(cè)進行流量整形改變流量特征漏桶算法一個Ethernet幀：幀長1500BATM交換機12332未整形可能的信元分布：(32×2.7=86μs）12332整形信元均勻分布：(32×53×8/2.048Mbps=6ms）假定：1）10/100M以太網(wǎng)用戶租用2Mbps帶寬；2）ATM輸出鏈路為STM-1的155.520Mbps，每信元2.7μs。流量整形：盡量按平均速率均勻地輸出信元，減少輸出突發(fā)性，達到改善QoS目的。3.ATM流量控制-流量整形000010MarkedUPC

通過

標記

CLP

丟棄決定DropUPC(UsageParameterControlPolicing)：根據(jù)合同和網(wǎng)絡(luò)可用資源監(jiān)控用戶輸入網(wǎng)絡(luò)的流量，預防有意或無意用戶過量數(shù)據(jù)涌入網(wǎng)絡(luò)影響其他守法用戶的QoS。5.ATM的QoS保證（1）讓信元通過：信元被UPC認為是守約的。（2）將信元打標簽：僅僅只對CLP=0的信元打標簽，將CLP位改為1，允許其通過。（3）丟棄信元：信元違規(guī)，不能被繼續(xù)向下傳輸。7.6ATM的典型應用

QuidWay8750ATM交換機例：ATM交換機ATM交換機功能：以盡量低的丟失率來交換所有信元（允許在擁塞的情況下丟