數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡-ATM

數(shù)據(jù)通信與計算機網(wǎng)絡-ATMATM原理ATM的定義

ATM是一種傳遞模式，在這種模式中，信息被分成信元來傳遞，而包含同一用戶信息的信元不需要在傳輸鏈路上周期性地出現(xiàn)。因此這種傳遞模式是異步的。ITU-TI.113ATMis“Atransfermodeinwhichtheinformationisorganizedintocells;itisasynchronousinthesensethattherecurrenceofcellscontaininginformationfromanindividualuserisnotnecessarilyperiodic.”三、ATM的復用方式TDM采用固定時隙，存在時隙的浪費，參見圖。而ATM不受時隙的影響，可以隨時將信元復用到信道上。ABA隊列信息源已分配信元:A.B未分配信元:?信頭凈荷5字節(jié)48字節(jié)ATM信元ATM復用線AAABtATM信元和復用??時隙信元ATM異步時分復用信道信元頭信息段虛擬信道VCj虛擬信道VCi時間ATM的復用方式為標記復用。它把信道看成是由一個個等長的時隙構成，每個時隙內(nèi)都正好裝載一個ATM信元。信元是ATM的基本傳遞單位，是一種極短（53字節(jié)）的固定長度的數(shù)據(jù)分組。每一信元包括一個信元頭和一個信息段。信元通過虛擬信道VC傳送，虛擬信道利用虛擬信道標記來表示，虛擬信道標記包含在信元頭之中。ATM異步時分復用原理信元是ATM的基本傳遞單位。每一信元包括一個信元頭和一個信息段。信元通過虛擬信道VC（VirtualChannel）傳送，虛擬信道利用虛擬信道標記VCI（VirtualChannelIdentifier）來表示，虛擬信道標記包含在信元頭之中。屬于同一虛擬信道的信元群擁有相同的虛擬信道標記，但占用的時隙可以出現(xiàn)在不同的位置。各虛擬信道的標記之間沒有固定關系。通過虛擬信道標記可以在用戶之間實現(xiàn)虛擬信道的動態(tài)分配，從而各虛擬信道可以具有不同的傳輸速率（1kb/s—140Mb/s）。

“虛擬”（Virtual）即需要時立即設置，用完后馬上取消。ATM傳輸技術是以分組傳輸模式為基礎并融合了電路傳輸模式高速化的優(yōu)點發(fā)展而成的。ATM用于交換，通過識別信元頭中的虛擬信道標記，把輸入線上的虛擬信道標記轉(zhuǎn)換成輸出線上的虛擬信道標記，控制數(shù)據(jù)交換存儲器的寫入與讀出，完成交換。由于ATM使網(wǎng)絡與業(yè)務無關，具有動態(tài)分配信道和帶寬的功能，兼有高、中、低速信息業(yè)務為一身，使ATM技術成為B-ISDN和信息高速公路的核心技術。ATMATM異步轉(zhuǎn)移模式ATM以異步時分復用技術為基礎。ATM的復用方式為標記復用。它把信道看成是由一個個等長的時隙構成，每個時隙內(nèi)都正好裝載一個ATM信元。信元是ATM的基本傳遞單位，是一種極短（53字節(jié)）的固定長度的數(shù)據(jù)分組。每一信元包括一個信元頭和一個信息段。信元通過虛擬信道VC傳送，虛擬信道利用虛擬信道標記來表示，虛擬信道標記包含在信元頭之中。屬于同一虛擬信道的信元群擁有相同的虛擬信道標記，但占用的時隙可以出現(xiàn)在不同的位置。各虛擬信道的標記之間沒有固定關系。通過虛擬信道標記可以在用戶之間實現(xiàn)虛擬信道的動態(tài)分配，從而各虛擬信道可以具有不同的傳輸速率（1kb/s—140Mb/s）?！疤摂M”(Virtual)即需要時立即設置，用完后馬上取消。ATM用于交換，通過識別信元頭中的虛擬信道標記，把輸入線上的虛擬信道標記轉(zhuǎn)換成輸出線上的虛擬信道標記，控制數(shù)據(jù)交換存儲器的寫入與讀出，完成交換。由于ATM使網(wǎng)絡與業(yè)務無關，具有動態(tài)分配信道和帶寬的功能，兼有高、中、低速信息業(yè)務為一身，使ATM技術成為B-ISDN和信息高速公路的核心技術。MUX`WastedbandwidthATMTDM4321432143214313221VoiceDatapacketsImagesFigure7.37Figure19-1MultiplexingUsingDifferentPacketSizesFigure19-2MultiplexingUsingCellsFigure19-3ATMMultiplexing四、ATM是面向連接的ATM采用虛電路的方式交換信息，用戶向網(wǎng)絡提交信息之前要首先建立連接，聲明所需的信元特性和QoS，包括峰值信元速率、最大包長、信元延時、信元丟失率等參數(shù)。ATM傳輸和交換過程中采用兩種連接形式，即虛通道(VirtualChannel)連接和虛通路(VirtualPath)連接。ATM連接的分類Figure19-5VP與VC的概念Figure19-6ExampleofVPsandVCs五、ATM交換ATM交換是基于VPI/VCI組合實現(xiàn)的。ATM交換機實際上是將一個輸入的VPI/VCI信元，映射到輸出VPI/VCI信元。圖7.39。交換方式有兩種：VP交換和VC交換。引入VP交換的好處：①便于管理，簡化ATM交換機；②提高ATM交換的速率。ATM由ITU-T主管，由ATMForum管理具體的標準。cATMSw1ATMSw4ATMSw2ATMSw3ATMDCCabdeVP3VP5VP2VP1abcdeSw=switchFigure7.39Figure19-4ArchitectureofanATMNetworkATM層ATM信元

虛連接QoS參數(shù)

ATM服務類型

Figure19-27ATMLayer一、

ATM信元ATM信元大小的確定ATM信元的結構HEC控制算法ATM信元的定界

1.

ATM信元大小的確定信元大小的確定取決于三個因素：傳輸效率、時延和實現(xiàn)的復雜性。從實時通信來看，小的信元可以減小時延和排隊時間，固定大小便于硬件處理和交換，但信元過小會降低傳輸效率。歐洲提出32+4的方案。美國提出64+5的方案，經(jīng)過長期爭論，最后ITU-T采取折衷的方式：（32+64）/2=48。（不倫不類，不是二的冪次，后患無窮。）

2.

ATM信元的結構ATM信元=5字節(jié)的信頭+48字節(jié)的信息圖中字段的說明：①GFC一般流量控制，只用于UNI，而在NNI中GFC的4比特用于VPI。②VPI虛通路，對UNI是8比特，對NNI是12比特。③VCI虛通道，12比特④PT=PayloadType=b0b1b2,b0=0data,b0=1control;⑤CLP=CellLossPriority比特,CLP=1表示可丟，CLP=0不可丟。⑥HEC=HeaderChecksum，8比特，是前四個字節(jié)的校驗，采用CRC-8=X^8+X^2+X+1Figure19-9ATM信元的幀格式GFC(4bits)VPI(4bits)VPI(4bits)VCI(4bits)VCI(8bits)VCI(4bits)PT(3bits)CLP(1bit)HEC(8bits)ATMcellheaderPayload(48bytes)Figure9.7Figure19-8VirtualConnectionIdentifiersinUNIsandNNIsFigure19-28ATMHeaderFigure19-29PTFieldsFigure19-30ServiceClassesATM適配層(AAL)層AAL1類型

AAL2類型

AAL3/4類型

AAL5類型

SAAL類型

ATM適配層(AAL)作用有二：一是用戶數(shù)據(jù)塊與信元之間的映射，二是增強ATM的服務能力，以便滿足應用的需要。ATM將能夠提供的業(yè)務按照時間性、數(shù)據(jù)率和連接類型分為A、B、C、D四類，相應地定義了五類AAL層的類別AAL1~5，其中AAL3/4合為一類。AAL層分為CS和SAR兩個子層，CS子層又分為SSCS和CPCS兩個子層。下面分別說明一下各種AAL層的結構及其處理過程。A/DAALVoices1,s2…DigitalvoicesamplesA/DAALVideo…CompressioncompressedframespictureframesAALDataBurstyvariable-lengthpacketscellscellscellsFigure9.3服務類型與AAL分類AAL中SAR的PDU結構AAL層的類型一、

AAL1類型針對電路交換業(yè)務圖9.10,9.11二、

AAL2類型針對低速率、短時延的分組業(yè)務圖9.13,9.14三、

AAL3/4類型針對無連接的可變速率數(shù)據(jù)圖9.15,9.16四、

AAL5類型面向連接的可變速率數(shù)據(jù)圖9.18不做任何處理，只增加8字節(jié)的Trailer，加上PAD后變?yōu)?8字節(jié)的整數(shù)倍，然后送給SAR層。五、

SAAL類型(SignalingAAL)圖9.20,9.21.Figure19-20ATMLayersFigure19-21ATMLayersinEnd-PointDevicesandSwitchesATM的應用ATMWAN ATM用于遠程連接多種網(wǎng)絡形式ATMLAN ATM用于局域網(wǎng)的連接Figure19-33ATMWANFigure19-34EthernetSwitchandATMSwitch

ATM的未來“ATMisdead,LongliveATM.”ATM與ISDN遭受同樣的命運？“計劃經(jīng)濟比不過市場經(jīng)濟”IP也在改進，增加QoS功能，速率也在提高，如LSR線速率路由器IPoverATMoverSDHoverfiber

IPoverfiberorIPoverDWDMATM特點

不進行逐段鏈路差錯和流量控制

面向連接

信頭功能簡單

信元長度小而固定

用戶信息透明地穿過網(wǎng)絡ATM的優(yōu)點支持任何業(yè)務（不同速率，不同突 發(fā)性，不同實時性）

有效利用網(wǎng)絡資源（統(tǒng)計復用）

單一通信網(wǎng)（B-ISDN）4.4.2交換技術1.信息交換方式信息交換指信息在不同線路、終端或網(wǎng)路之間的切換過程或分發(fā)過程。信息交換主要有電路交換、報文交換、分組交換、異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）、IP交換、MPLS等基本方式（1）電路交換

和用戶電報通信網(wǎng)采用的是電路交換方式。這種方式的特點是：當一個人或終端要與遠端的另一個人或終端通信時，就向交換機送入被叫端的用戶號碼，交換機根據(jù)這一號碼在主叫和被叫之間建立起一條電路，或指定時分線的某個時隙，主叫端的信息便立即傳送到被叫端，其時延僅僅是信息以光速傳播時引起的傳輸時延，主、被叫之間能實時對話交換信息。另外，在電路交換中，通信時建立的電路被一對用戶獨占，且一直保持到雙方掛機。（2）報文交換公眾電報系統(tǒng)采用的是報文交換，一份被發(fā)送的報文傳送到交換中心后，先存儲起來，當連接該交換機的中繼線空閑時，再將這份報文轉(zhuǎn)發(fā)到通信目的地通路上的另一個交換機存儲起來，這種“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”的過程輾轉(zhuǎn)進行，直到報文到達目的地為止，所以這種交換方式又稱為“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”交換方式。報文交換存在傳輸時延，不能實時對話。（3）分組交換與幀中繼指將待傳送的報文或數(shù)據(jù)由交換機裝配成規(guī)定長度和格式的數(shù)據(jù)塊──分組，讓這些分組獨立地以“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”的方式并且可以由不同的路徑在網(wǎng)內(nèi)傳輸，在接收端的交換機又重新把它們組裝成完整的報文或數(shù)據(jù)。分組交換的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議是X.25。幀中繼是一種快速分組交換技術，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧菐＃?）ATM異步轉(zhuǎn)移模式ATM以異步時分復用技術為基礎。ATM的復用方式為標記復用。它把信道看成是由一個個等長的時隙構成，每個時隙內(nèi)都正好裝載一個ATM信元。信元是ATM的基本傳遞單位，是一種極短（53字節(jié)）的固定長度的數(shù)據(jù)分組。每一信元包括一個信元頭和一個信息段。信元通過虛擬信道VC傳送，虛擬信道利用虛擬信道標記來表示，虛擬信道標記包含在信元頭之中。屬于同一虛擬信道的信元群擁有相同的虛擬信道標記，但占用的時隙可以出現(xiàn)在不同的位置。各虛擬信道的標記之間沒有固定關系。通過虛擬信道標記可以在用戶之間實現(xiàn)虛擬信道的動態(tài)分配，從而各虛擬信道可以具有不同的傳輸速率（1kb/s—140Mb/s）?！疤摂M”(Virtual)即需要時立即設置，用完后馬上取消。ATM用于交換，通過識別信元頭中的虛擬信道標記，把輸入線上的虛擬信道標記轉(zhuǎn)換成輸出線上的虛擬信道標記，控制數(shù)據(jù)交換存儲器的寫入與讀出，完成交換。由于ATM使網(wǎng)絡與業(yè)