前期华为版RA000009ATM原理ISSUE.ppt

RA000009 ATM原理,2.1,学习目标,掌握ATM交换的特点和方式 掌握ATM信元的结构和ATM的一些基本概念 了解ATM协议栈的结构，掌握AAL2和AAL5的适配过程 掌握ATM在CDMA 1X中的应用,学习完本课程，您应该能够：,课程内容,什么是ATM,ATM即异步转移模式: 综合了传输、复用、交叉连接和交换的技术 ATM是快速分组交换技术、采用统计复用方式 一种结合了电路交换和分组交换的各自优点的技术 ATM能传送所有类型的业务量(话音、数据、图像等),ATM的技术特点,采用53byte固定长度的信元= 5Bytes信元头+48Bytes净荷,信元使用连接标识VPI/VCI通过ATM交换机进行交换，在通信前必须先建立端到端的虚连接。,建立连接时就定义业务（或连接）的QoS属性,Contract,5-Bytes Header,48-Bytes Payload,面向连接的概念,面向连接：单一路径 信元沿预先连接好的路径： S1, S4, S7, S8 所有数据包沿着相同的路径，按照发送的顺序到达。时延比较固定、易控制,无连接：多路径 数据包1路径： S1, S2, S6, S8 数据包2路径： S1, S4, S7, S8 各数据包走不同的路径、不一定按发送的顺序到达,S2,S4,S7,S1,S6,S8,S3,S5,S2,S4,S7,S1,S6,S8,S3,S5,传统交换方式的优缺点,传统交换方式： 电路交换（Circuit Switching） 因同一连接的信息经过相同的路由，所以时延抖动小 易于高速率的交换 采用固定时隙分配，电路交换只能支持单一速率 带宽浪费 分组交换（Packet Switching） 分组交换可以支持多种速率的交换 系统延迟不确定性 分组交换的交换速率不易提高,ATM交换方式的特点,ATM交换方式的特点： 以信元为单位的异步转移模式，异步意味着来自任意用户的信息信元流不必是周期性的，便于实现线路带宽的共享和统计复用。 ATM网络能同时传送多种类型的信息，承载多种通信业务，并且能够提供QoS（Quality of Service）服务。 信元长度固定，容易实现硬件交换，实现高速交换。,ATM技术的优点,ATM技术的优点： 目前唯一实现QoS的技术 同时支持话音、数据、图象业务等宽带业务 技术成熟，标准化程度高 业界广泛的支持 良好的网络互联和互通能力 不断演进，适应不断出现的新业务,ATM技术的应用,交换网: ATM交换机，窄带向宽带演进的方式 传输网: ATM VP交叉连接节点 (VPX)和 ATM ADM设备 Internet网: ATM路由器，如采用 IP交换技术、多协议标记交换技术 (MPLS)等,课程内容,第二章 ATM基础知识和基本概念,ATM基础知识 ATM交换的类型 ATM虚连接,ATM网络模型,UNI,UNI,UNI,PNNI,PNNI,NNI,NNI,NNI,NNI,NNI,NNI,NNI,ICI,其他网络业务,NNI：Network Node Interface UNI：User Node Interface ICI：Inter-carrier Interface PNNI：Private Network Node Interface,ATM信元格式,GFC：一般流量控制 VPI ：虚通道标识 VCI ：虚信道标识 PTI ：净荷类型 CLP：-信元丢失优先级 HEC：信头误码控制,UNI信元格式,NNI信元格式,PTI,CLP,HEC,PAYLOAD,GFC,VCI,VPI,1,3,2,4,5,6,53,VPI,8,1,7,6,5,4,3,2,PTI,CLP,HEC,PAYLOAD,VCI,VPI,1,3,2,4,5,6,53,8,1,7,6,5,4,3,2,Port 1,VPI=2 VCI=37,VPI=3 VCI=39,NNI,UNI,UNI,ATM信元的交换过程,ATM 交换,Port VPI VCI 1 2 37 2 1 51,Port 2,Port 1,ATM 交换,Port VPI VCI 1 1 51 2 3 39,Port 2,ATM终端设备,ATM终端设备,用户B,用户A,ATM网络设备,ATM网络设备,信元和用户数据的互相转化,信元和用户数据的互相转化,VPI=1 VCI=51,第二章 ATM基础知识和基本概念,ATM基础知识 ATM交换的类型 ATM虚连接,ATM交换分类,ATM的交换本质上是分组交换 ATM交换分为VP（Virtual Path）交换和VC（Virtual Channel）交换两种 VPI和VCI仅在两个物理节点间只有局部意义,信元转发采用逐跳转发的方法,UNI信元 VPI =1 VCI =1,VC交换和VP交换,用户B,用户A,ATM终端设备,ATM终端设备,ATM网络设备,ATM网络设备,ATM网络设备,UNI信元 VPI =20 VCI =30,NNI信元 VPI =26 VCI =44,NNI信元 VPI =2 VCI =44,VC交换,VC交换,VP交换,一般情况下： VP交换只改变VPI的值不改变VCI的值 VC交换既改变VPI的值又改变VCI的值,第二章 ATM基础知识和基本概念,ATM基础知识 ATM交换的类型 ATM虚连接,ATM虚连接,UNI信元 VPI =1 VCI =1,UNI信元 VPI =20 VCI =30,NNI信元 VPI =26 VCI =44,NNI信元 VPI =6 VCI =44,NNI信元 VPI =2 VCI =44,1,2,3,1,2,3,1,3,2,1,2,3,ATM虚连接（VC）,A,B,A需要传送数据到B，首先在信元要经过的ATM节点上建立一系列的交换表格，保证信元经逐次转发后最终到达B。这些表格建立后A到B间的信元所经路径是一致的（至少在一次呼叫内如此），这种路径称为ATM虚连接。,ATM中虚连接的分类,ATM的虚连接分为两种 虚通道VPC(Virtual Path Connection) 虚信道VCC(Virtual Channel Connection) 无论哪种虚连接，根据建立方式的不同都可分为： 交换虚连接SVC(Switching Virtual Connection) 永久虚连接PVC(Permanent Virtual Connection),UNI信元,虚通道和虚信道,ATM终端设备A,ATM终端设备C,ATM网络设备E,ATM网络设备G,ATM网络设备F,UNI信元,NNI信元,NNI信元,VC交换,VC交换,VP交换,虚信道（VCC）,虚通道（VPC）,虚信道（VCC）,UNI信元,UNI信元,ATM终端设备B,ATM终端设备D,为提高G的交换效率，所有发自A、B并要经过F的信元，E在转发时将它们的VPI统一填写为某一固定值，发送到G。G进行VP交换后到达F，F再根据VCI的值进行VC交换分发到C、D（反向业务流也如此处理）。这些信元从E到F，VCI值不变。相当于在E、F间建立了以VPI为标识的信元管道，称之为虚通道。而终端A、B、C和D之间的虚连接称为虚信道。,课程内容,第三章 ATM分层结构,ATM协议简介 AAL2和AAL5结构和适配过程介绍 ATM层业务类别和Qos简介,ATM协议结构模型,高层,ATM适配层 （SAAL）,ATM层,物理层,ATM适配层 （AAL）,高层,用户业务和信令,上层信息与ATM信元间的转换,信元交换和复用解复用,处理各层间协调，无分层结构,分别管理各层协议实体中的资源和参数,用户信息传输、流量控制和差错恢复,面管理,层管理,控制平面,用户平面,ATM子层模型,ATM参考模型,OSI七层协议,比特定时 网络介质,信元率解耦 HEC产生/验证 信元定界 传输帧适配 传输帧传输/恢复,流量控制 信头产生和提取 VPI/VCI转换 信元复用和分路,执行高层所需服务 高层协议数据包和信 元净荷间的相互转化,高层,PMD,TC,PHY,ATM,AAL,CS,SAR,层 管 理,7应用层,6表示层,5会话层,4传输层,3网络层,2数据链路层,1物理层,2个子层: 传输汇聚 子层(TC) 传输帧的产生、恢复与适配 信头差错控制 信元定界和扰码 信元速率去耦 物理媒体相关子层(PMD) 线路编码、比特定时 物理媒介,ATM物理层功能,适配层,ATM层,物理层,信元交换 服务质量保证 信元头的插入/移动 净荷类型的有关功能 复用/去复用不同连接的信元,ATM层功能,适配层,ATM层,物理层,执行高层所需的服务 高层协议数据单元和ATM信元净荷的相互转化,ATM适配层功能,适配层,ATM层,物理层,ATM适配层功能示意,ATM适配层功能示意图：,利用ATM网络的数据传送和交换能力，为各类电信业务提供服务。,ATM Payload,Constant Bit Rate,Data Bursts,Variable Bit Rate,ATM Cell,Multiplexing,AAL SDU,AAL适配方式分类,目前AAL层有5种适配方式，用于承载不同类型的数据业务。本课程的重点是AAL2和AAL5，因为在CDMA 1X的BSC系统中，语音业务使用AAL2承载，其他业务和信令使用AAL5承载。,业务,A类,B类,C类,D类,比特率,固定,可变,可变,可变,信源、信宿定时关系,需要,需要,不需要,不需要,连接方式,面向连接,面向连接,面向连接,无连接,适配,AAL1,AAL2,AAL3/4,AAL5,ATM适配层逻辑结构,汇聚子层（CS）：主要功能是在AAL业务接入点（SAP）对高层提供业务服务，具体功能和业务类型有关。根据业务类型的不同，CS子层还可以细分为业务特定部分（SSCS）和公共部分（CPCS）。其中SSCS根据承载的业务确定，CPCS根据选用的适配方式确定。 分段和重装子层（SAR）:将汇聚子层处理后的数据包分割成48字节的ATM净荷。或者将48字节的净荷组装成汇聚子层数据给其处理。,会聚子层业务特定部分（SSCS）,会聚子层公共部分（CPCS）,分段和重装子层（SAR）,SSCS-PDU,CPCS-PDU,SAR-PDU,AAL-PDU,CPCS-SDU,SAR-SDU,ATM-SDU,AAL层,CS子层,ATM层,第三章 ATM分层结构,ATM协议简介 AAL2和AAL5结构和适配过程介绍 ATM层业务类别和Qos简介,AAL2结构,业务特定会聚子层（SSCS）,公共部分子层 （CPS）,SSCS-PDU,CPS-PDU,AAL-PDU,CPS-SDU,AAL层,ATM-SDU,ATM层,AAL2分为两个子层：公共部分子层（CPS）和业务特定汇聚子层（SSCS）。公共部分子层内部包含了SAR层的功能，所以没有专门的SAR子层。对于AAL2来说，无论承载何种业务CPS总是相同的。但根据承载的业务不同，SSCS必须根据业务的种类作不同的定义，甚至SSCS可以为空（无SSCS层）。,AAL Layer,AAL2适配过程,SSCS-PDU Header,SSCS-PDU Tail,CPS-Packet,CPS-Packet,SSCS-PDU 45Bit Max,CPS-Packet,C,CPS-Packet,1#,3#,2#,1#,3#,2#,CPS-PDU Payload 47 Bit,CPS-PDU,SSCS,CPS,SN,ATM Layer,OSF,P,STF,CPS-Packet,PS-Packet,PAD,ATM-Header,AAL5结构,会聚子层业务特定部分（SSCS）,会聚子层公共部分（CPCS）,分段和重装子层（SAR）,SSCS-PDU,CPCS-PDU,SAR-PDU,AAL-PDU,CPCS-SDU,SAR-SDU,ATM-SDU,AAL层,CS子层,AAL-SAP,ATM层,AAL5分为两个子层：汇聚子层（CS）和分段和重装子层（SAR）。汇聚子层又可以分为业务特定部分（SSCS）和公共部分（CPCS）。ALL5为提高适配效率将AAL3/4的CPCS和SAR部分作了适当的简化，因此这种适配方式不支持多高层用户复用的功能。,AAL5适配过程,AAL Layer,CPCS,ATM Layer,UU,CPI,Length,CRC,8,1,8,1,16,1,32,1,CPS-PDU N48 Bytes,PAD,047Bits,SAR-PDU #1,SAR-PDU #2,SAR-PDU #3,SAR-PDU #4,ATM-SDU #1,ATM-SDU #2,ATM-SDU #3,ATM-SDU #4,Cell #1,Cell #2,Cell #3,Cell #4,ATM Payload,:ATM Header (AUU=0),:ATM Header (AUU=1),SAR,第三章 ATM分层结构,ATM协议简介 AAL2和AAL5结构和适配过程介绍 ATM层业务类别和Qos简介,ATM层的业务分类,CBR(Constant bit rate) 不变比特率 VBR-RT(Variable bit rate-real time) 实时可变比特率 VBR-NRT(VBR-nonreal time) 非实时可变比特率 UBR(Unspecified bit rate) 未指定比特率 ABR(Available bit rate) 可用比特率,通信契约的签订,ATM网络,通信契约 业务类型 流量参数 QoS参数,CDMA 1X系统中使用的业务,Variable bit rate-real time VBR-RT 实时可变比特率 AAL2适配 CDMA 1X系统中话音业务数据为此类业务 VBR-nonreal time VBR-NRT 非实时可变比特率 AAL5适配 CDMA 1X系统中其他业务为此类业务，包括信令和数据业务。,课程内容,第四章 IPOA基础知识,IPOA协议介绍 ARP协议介绍,IPOA协议栈,ATM网络物理层,将IP地址映射为ATM PVC或SVC,高层应用,ATM,AAL,IP,TCP/UDP,将IP数据包转化为ATM Payload,TCP/IP数据帧处理,App Data,TCP Header,TCP header,App Data,IP Header,IP Header,TCP Header,App Data,LLC,SAR-SDU#1,SAR-SDU#2,SAR-SDU#3,SAR-PDU#4,SAR-PDU#5,TCP,IP,SNAP/LLC,AAL5,CS,SAR,ATM,PHY,在SAR-PDU前加上5Bytes的ATM信元头，并根据IP地址和PVC/SVC的映射关系填写VPI/VCI的值，将已构造完成的ATM信元交由物理层传送。,具体的数据传输协议和物理介质，完成ATM信元的传送,LLC,IP Header,TCP Header,App Data,PAD,CPCS-PDU Tail,第四章 IPOA基础知识,IPOA协议介绍 ARP协议介绍,IPOA下ARP协议的实现典型组网图,ATM网络,ARP服务器,以太网,WAN,路由器,IPOA下ARP协议的实现SVC情况,主机向ARP服务器登记其IP地址和ATM地址,ATM网络,IPOA下ARP协议的实现SVC情况,ARP服务器建立IP地址和ATM地址映射表,ATM网络,IP:192 .168 .1.2 ATM:50412082,IP:192 .168 .1.1 ATM:50412081,IPOA下ARP协议的实现SVC情况,主机1以主机2的IP地址为索引，向ARP服务器要求解析主机2的ATM地址。,ATM网络,IPOA下ARP协议的实现SVC情况,ARP服务器在IP地址和ATM地址映射表中查出主机2的ATM地址，并通知主机1。,ATM网络,IP:192 .168 .1 .2 ATM:50412082,IP:192 .168 .1 .1 ATM:50412081,IPOA下ARP协议的实现SVC情况,ATM网络,主机1使用主机2的ATM地址，通过呼叫建立连接主机2的SVC。实现两者间的IP数据包交换。,IPOA下ARP协议的实现PVC情况,ATM网络,PVC,在这种方式下，任意两个有通信要求的IPOA终端间必须建立PVC。主机A和主机B间如果要实现IP数据交互首先要配置一条PVC。,IPOA下ARP协议的实现PVC情况,主机A作为本端IPOA客户在所有已配置的PVC上，发送InvATMARP消息来请求对端IPOA客户（主机B和其他主机）的IP地址。主机B也如此操作。,ATM网络,PVC,InvATMARP,InvATMARP,IPOA下ARP协议的实现PVC情况,主机A、B分别将自己的IP地址回应给对方，于是双方均在自己的系统中建立对方的IP地址和PVC的映射表，当然，该表中还有其他做出回应的主机IP地址和PVC的映射。,ATM网络,PVC,ACK,ACK,IPOA下ARP协议的实现PVC情况,主机A如果有以目的地为主机B的IP数据包，主机A的ATM层在收到该数据包转化后的AAL-PDU就会根据主机B的IP查找IP地址和PVC的映射表，索引出相应的PVC，并据此填写ATM信元头中的VPI/VCI。该信元即可由ATM网络传送到主机B。,ATM网络,PVC,ATM信元流,ATM信元流,课程内容,ATM在CDMA 1X BSS 系统中的应用,BTS基带框 业务/带内信令：AAL2 维护/带外信令：AAL5,Abis接口 带内信令/业务：AAL2 带外信令/维护：AAL5 IPOA 如果使用多条E1，可采用IMA组方式传送ATM信元,BSC内部 语音业务：AAL2 信令/数据业务：AAL5 维护：AAL5 IPOA,连接 MSC,连接 PDSN,