数据通信工程(四)异步传输模式(ATM)网络PPT课件.ppt

可编辑 数据通信工程第四章异步传输模式 ATM 网络 2020 3 19 1 可编辑 教学内容 自测训练题 2020 3 19 2 可编辑 第四章异步传输模式 ATM 网络 第三节ATM信元结构 第二节ATM的分层结构 第四节ATM连接建立 第七节ATM信令技术与网络维护 第一节ATM网络概述 第五节ATM网络 第六节ATM网络的流量控制和拥塞控制 第八节ATM技术的应用 2020 3 19 3 可编辑 第一节ATM网络概述 一 ATM技术的产生 二 ATM技术的特点 2020 3 19 4 可编辑 一 ATM技术的产生 异步传输模式ATM被ITU T定义为未来宽带综合业务数字网 B ISDN 的传递模式 传统的传输模式包括了通信网的传输 复用和交换技术 其中关键是交换技术 交换技术主要采用两种形式 电路交换和分组交换 电路交换的不足是带宽的浪费 分组交换的不足是系统延时的不确定性 2020 3 19 5 可编辑 表4 1几种技术比较 2020 3 19 6 可编辑 B ISDN BroadbandIntegratedServiceDigitalNetwork 服务要求高速通道来传输数字化的声音 数据 视频和多媒体信息 ATM是支持B ISDN服务的一种交换技术 也是新一代的交换和复用技术 ATM实际是电路交换和分组交换发展的产物 2020 3 19 7 可编辑 二 ATM技术的特点 1 采用时隙划分的方法进行复用在ATM方式中保留了时隙的概念 在ATM时隙中存放的实际就是分组交换中的分组 称为信元 Cell 信元长度固定 而且长度比分组的长度要小的多 这样可以降低交换节点内部缓冲区的容量要求 减少在缓冲区的排队时延 从而保证了实时业务的短时延和小时延变化 2020 3 19 8 可编辑 2 ATM网络采用面向连接并预约传输资源的方式ATM方式中采用分组交换中的虚电路的形式 同时在呼叫过程中向网络提出传输所希望使用的资源 网络根据当前的状态决定是否接收这个呼叫 其中资源的约定并不像电路交换中给出确定的电路或时隙 只是用以表示将来通信过程中可能使用的通信速率 采用预约资源的方式 保证网络上传输信息可以在一定允许差错率下传输 网络中预分配的通信资源小于信元实际传输的峰值速率 2020 3 19 9 可编辑 3 在ATM网络内部取消逐段链路的差错控制 旨在网络的边缘进行控制ATM协议运行在误码率很低的光纤传输网上 同时预约资源的机制保证网络中的负载小于网络的传输能力 所以ATM取消了网络内部节点之间的链路上的差错控制和流量控制 而将这些工作推给网络边缘的终端设备完成 如果信元头部出现差错导致信元丢失和信元误插 那么网络就简单的丢弃这些信元 如果信元的负载 用户信息 部分出错 判决和处理也由通信终端完成 2020 3 19 10 可编辑 4 ATM信元的头部功能降低标志虚电路 这个标志在呼叫建立制产生 表示信元经过网络中传输的路径 依靠这个标志可以很容易的将不同虚电路信息复用到一条物理通道上 信元头的纠错和检错机制 以便及早地发现信头错误 防止或降低误选路由的可能性 有限的几个关于维护的额外比特开销 2020 3 19 11 可编辑 ATM综合了电路交换和分组交换的优点 既具有电路交换的 处理简单 的特点 支持实时业务和数据透明传输 同时也具有分组交换支持变比特率业务的特点 并且能对链路上传输的业务进行统计复用 异步转移模式ATM是下一代通信网的交换和复用首选技术 2020 3 19 12 可编辑 一 B ISDN协议参考模型 二 物理层 三 ATM层 四 ATM适配层 第二节ATM的分层结构 2020 3 19 13 可编辑 为了能保证各厂家的终端设备能互相通信 ITU T定义了B ISDN的协议参考模型 一 B ISDN协议参考模型 2020 3 19 14 可编辑 B ISDN协议参考模型整体从两个角度描述网络中支持的业务 通过面 plane 描述网络中可以支持的不同功能 例如用户信息传输 网络呼叫功能 信令过程 及网络的管理过程 同时将网络的不同方面分成若干层次 实现信息的可靠传输 2020 3 19 15 可编辑 1 协议参考模型的平面功能 2 协议参考模型的分层功能 2020 3 19 16 可编辑 协议参考模型分成3个平面 1 用户面 UserPlane 提供用户信息的传送 采用分层控制架构 2 控制面 ControlPlane 提供呼叫和连接的主要功能 主要是信令功能 采用分层结构 控制面和用户面只是高层和AAL层不同 而ATM层和物理层并不区分 3 管理面 ManagementPlane 提供两种管理功能 一是面管理 实现与整个系统有关的管理功能 并实现所有面之间的协调 面管理不分层 二是层管理 实现网络资源和协议参数的管理 处理运行维护管理 OAM 信息流 采用分层结构 1 协议参考模型的平面功能 2020 3 19 17 可编辑 协议参考模型分四层功能 其中 物理层完成传输信息 比特 信元 功能 ATM层负责交换路由选择和信源复用 ATM适配层完成将各种业务的信息适配成ATM信元流 高层根据不同的业务特点完成高层功能 2 协议参考模型的分层功能 2020 3 19 18 可编辑 各层还可以细分为几个子层 各层和子层的功能表如下 2020 3 19 19 可编辑 物理层功能主要是提供ATM信元的传输通道 将ATM层传来的信元加上其传输开销后形成连续的比特流 同时在接收到物理媒介上传来的连续比特流后 取出有效的信元传给ATM层 该层从上至下又可分为2层 传输汇聚子层 TC 和物理媒介子层 PM 二 物理层 2020 3 19 20 可编辑 1 物理媒介子层PM 2 传输汇聚TC子层 2020 3 19 21 可编辑 物理媒介子层功能 PhysicalMediumSublayer PM 负责在物理媒体上正确传输和接收比特 包括比特传送 比特定位 线路编码和光电转换 比特定位是指采用适合于物理媒介传输的波形 根据需要插入和取出定时信息并进行线路编码 1 比特传输的能力对比特定时和线路编码作出规定 为了确保以正确的可识别格式收发ATM信元在发送前要进行编码 经过编码的信息码流含有比特定时信息 可以保证接收端正确的接收恢复时钟 1 物理媒介子层PM 2020 3 19 22 可编辑 2 物理传送接口不同的传输系统要求不同的物理接口 可以是光纤或铜线 光纤介质又分为 单模光纤 多模光纤 铜线分为 同轴电缆 屏蔽双绞线 非屏蔽双绞线 2020 3 19 23 可编辑 TC子层主要完成五个功能 传输帧产生 恢复根据传输媒介的具体类型确定传输帧的格式 在发送端产生标准的传输帧 在接收端从传输系统中将传输帧提取出来 为进一步提取信元做准备 传输帧的适配在发送端将传输的信元适配到相应传输帧的负载区 在接收端从传输帧的负载区提取相应的信元 2 传输汇聚TC子层 2020 3 19 24 可编辑 3 信元定界 Delineation 按照某种算法从连续的比特流中分割出信头 ITU T建议采用HEC HeaderErrorControl 方式 即将每32比特进行CRC计算 若结果与其后的8比特相等 则认为找到了一个信头 4 HEC序列产生和序列校验在发送端计算HEC序列并将其插入信头中 在接收方 校验信头差错 确定信头中出现无法改正的差错后 信元将被丢弃 5 信元速率解耦 Decoupling 为了使有效ATM信元和传输系统的有效负载容量适配 信元速率去藕包括空闲信元的插入和消除 2020 3 19 25 可编辑 ATM层位置 在物理层之上 利用物理层提供的服务 与对等层间进行以信元为信息单位的通信 同时为AAL层提供服务 ATM层与物理媒介的类型以及物理层的具体传送业务类型是无关的 ATM层只是识别和处理信头 ATM层功能可以分为以下几大类 信元复用 解复用 信元的产生和提取 信元VPI VCI的翻译 一般流量控制功能 三 ATM层 2020 3 19 26 可编辑 1 信元复用 解复用在ATM层和物理层的TC子层接口处完成 发送端ATM层将具有不同VPI 虚通道标识 VCI 虚通路标识 的信元组合成一路非连续的组合信元流交给物理层 接收端ATM层识别物理层送来的信元VPI VCI 并将各信元送到相应的VP VirtualPath 或VC VirtualChannel 如识别出信令信元就交给控制面处理 若为OAM Operations AdministrationandMaintenance 等管理信元则交管理面处理 2020 3 19 27 可编辑 2 信元VPI VCI翻译在用户终端信头操作是指填写VPI VCI和PT 在网络节点是VPI VCI的变换 用户信息的VPI VCI值在连接建立时可由主叫方设置 并经过信令消息通知网络节点 由网络节点认可 3 信元头的产生和提取在ATM层和上层的接口处完成该功能 在发送方向 ATM层从上一层接收信元负载信息 并产生一个相应的ATM信头 但不包括HEC系列 在接收方向 信头提取操作去掉ATM信头 并将信元负载区内容提交给上一层 4 一般流量控制功能由信头中的GFC比特支持 在ATM层产生携带这种信息的信元 用于UNI接口的信元速率控制 2020 3 19 28 可编辑 位置 ATM适配层AAL ATMAdapterLayer 位于ATM层之上 这一层是和业务相关的 即针对不同的业务 其处理方法不尽相同 功能 将上层传来的信息流 长度 速率各异 分割成48字节长的ATM业务数据单元SDU ServiceDataUnit 同时将ATM层传来的ATMSDU组装 恢复再传给上层 由于上层信息种类繁多 AAL层处理比较复杂 所以分两个子层 拆装子层 SAR 和汇聚子层 CS 四 ATM适配层 2020 3 19 29 可编辑 1 拆装子层SAR完成的是汇聚子层CS传送的数据格式和信元负载格式的适配 简言之就是两种数据格式的适配 2 汇聚子层CS对高层数据进行检错纠错处理 对于实时业务必须考虑收发业务的同步 CS层和具体的应用有关 此外为了提高交换网络的速率 对ATM层作了尽可能的简化 而ATM层未能提供的处理信元丢失 误传 时延 时延抖动等与业务服务质量密切相关的功能 则由AAL层完成 2020 3 19 30 可编辑 ATM是一种基于信元的交换和复用技术 ATM传送信息的基本载体是ATM信元 ATM信元和分组交换中的分组类似 但又有自己的特点 ATM信元是定长的 而且信元的长度较小 只有53字节 分为信头和净荷两部分 信头为5字节 净荷为48字节 第三节ATM信元结构 2020 3 19 31 可编辑 ATM信元的结构 2020 3 19 32 可编辑 信头内容在用户网络接口 UNI 和网络接口节点 NNI 中稍有差别 如前页图 主要由以下几部分构成 VPI 虚通道标志 NNI中为12比特 UNI中为8比特 VCI 虚通道标志 16比特 标识虚通道中的虚通道 VPI VCI联合标识一个虚联接 HEC 信头差错控制 8比特 检测有错误的信头 可纠正信头中单个比特的差错 HEC的另一个作用是进行信元定界 利用HEC字段和它之前的4字节的相关性可识别出信头位置 由于在不同的链路中VPI VCI的值不同 所以在每一段链路都要重新计算HEC 2020 3 19 33 可编辑 PT PayloadType 净荷类型 3比特 b3是最重要的比特 用来区分本信元是数据信元 为0 还是OAM信元 为1 对OAM信元后两比特表明了OAM信元的类型 对数据信元b2用于前向拥塞指示EFCI 当经过某一节点出现拥塞时 就将这一比特置1 只用于AAL5 其他情况下透明传输 CLP CellLossPriority 信元丢失优先级 1比特 用于拥塞控制 CLP比特将ATM信元分为两个优先级 CLP 0信元优先级高于CLP 1的信元 因此拥塞情况下CLP 1的信元将先被丢弃 GFC 一般流量控制 4比特 只用于UNI接口 目前置为0000 将来可能用于流量控制或在共享媒体的网络中标识不同的接入 2020 3 19 34 可编辑 ATM的目标是对任何形式的业务分布都能达到最佳的网络资源利用率 这也是ATM的最大特点 要达到这一目标就要对网络资源进行统计复用 所谓统计复用就是根据各种业务的统计特性在保证业务质量要求下 在各业务间动态分配网络资源 以达到最佳的资源利用率 第四节ATM连接的建立 2020 3 19 35 可编辑 1 面向连接的呼叫方式信元形式的ATM网络和分组形式的传统数据网络的本质区别之一就是ATM网络采用面向连接的呼叫接续方式 ATM网络的操作类似电话接续过程 在通信前必须在源和宿之间建立连接 这个连接是虚联接 网络根据用户的要求 如峰值信元率 平均信元率 信元丢失率 信元时延和信元时延变化等指标 分配VPI VCI和相应的带宽 并在ATM交换机中设置相应的路由 2020 3 19 36 可编辑 ATM技术中最重要的特点就是信元的复用 交换和传输过程 均在虚通路上 VC 进行 虚通路由VCI标识 它是ATM网络链路端点之间的一种逻辑关系 是在两个或多个端点之间传送ATM信元的通信通路可用于用户到用户 用户到网络 网络到网络的信息转移 虚通道 VP 是在给定参考点上具有同一虚通道标示符的一组虚通路 虚通路在传输过程中 组合在一起构成虚通道 因此ATM网络中不同用户的信元是在不同的VP VC中传送的 而不同的VP VC则是利用各自的VP标识 VPI 和VC标识 VCI 进行区分 2020 3 19 37 可编辑 VP级交换仅对信元的VPI进行处理和交换 VC级交换则要同时对VPI VCI进行处理和交换 功能较为复杂 VPI和VCI只有局部意义 每个VPI VCI在相应的VP VC交换节点被处理 相同的VPI VCI值在不同VP VC链路段并不代表同一个 虚联接 2020 3 19 38 可编辑 2 ATM的连接方式通过VC建立连接有两种方式 交换虚通路SVC SwitchedVirtualChannel 连接和永久虚通路PVC PermanentVirtualChannel 连接 SVC是用户需要通信时 通过终端设备由信令建立的虚通路 SVC类似于电话网的用户线路 只有经过呼叫请求 网络为通信双方建立起相应虚通路后 才能进行通信 通信完成后 由信令释放SVC 使用SVC的用户对网络的资源利用率高 通信费用较低 是ATM网络中使用的主要通信方式 2020 3 19 39 可编辑 PVC是通过网管预先建立的 不论是否有业务通过或终端设备接入 PVC一直保持直到有网管释放 PVC类似于电话网中的租用线路 经过PVC连接的用户需要通信时 不会因网络通信资源不够而导致通信失败 PVC通常用于一些特殊的用户 如信令信元的VC必为PVC 某些要求租用固定信道带宽的用户也可设定为PVC 使用PVC的用户每次通信是无须呼叫请求 操作简单 通信质量好 但其通信费用很高 且不能充分发挥ATM网络的优势 2020 3 19 40 可编辑 ATM中用户间有两种连接方式 点对点和点对多点 当两个用户进行通信时 ATM网络采用点对点的连接方式 多个用户之间需要通信时 采用点对多点连接方式 为了实现点对多点方式 ATM交换机应具有广播和组播功能 广播是指一个用户对网络中所有用户进行信息传送的通信功能 这种方式通常是单向的 适用于电视广播节目的传送 组播是指一个用户对网络中部分用户有选择地进行信元传递的通信功能 这种方式适用于多方交互业务 如多方电视会议等 2020 3 19 41 可编辑 信元交换过程中寻址的过程如下 2020 3 19 42 可编辑 ATM网络用户A B建立和释放SVC的过程 2020 3 19 43 可编辑 一 ATM网络结构 二 ATM网络接口 第五节ATM网络 2020 3 19 44 可编辑 由于ATM技术是B ISDN的核心技术 所以人们也把B ISDN网称为ATM网 ATM网络概念性结构分为三部分 公用ATM网 专用ATM网和ATM接入网 一 ATM网络结构 2020 3 19 45 可编辑 公用ATM网络属于电信公用网 它由电信运营商建立 管理和经营 可以连接多种专用ATM网和ATM用户终端 作为骨干网络使用 专用ATM网是指一个单位或部门范围内的ATM网 通常用于一幢大厦或校园范围内 接入ATM网是宽带综合业务数字网中一个非常重要的部分 主要指在各种接入网中使用ATM技术传送ATM信元 如基于ATM的无源光纤网络PON PassiveOpticalNetwork 混合光纤同轴HFC HybridFiber Coaxial 非对称数字环路ADSL以及利用ATM技术的无线接入技术等 2020 3 19 46 可编辑 1 用户网络接口UNI ATM网中的用户网络接口 它是用户设备与网络之间的接口 直接面向用户 2 网络节点接口NNI 一般为两个交换机之间的接口 同样可分为公用NNI和专用NNI 3 宽带网间接口BICI 两个公用ATM网之间的接口 侧重于属于不同的运营者的两个ATM网之间的接口 其定义基于NNI接口 它的特点是支持不同网络间的多种业务传送 二 ATM网络接口 2020 3 19 47 可编辑 4 数据交换接口DXI 在数据终端设备DTE和数据连接设备DCE之间 5 基于帧的用户网络接口FUNI 与DXI相似 FUNI将DCE的部分功能完全移入了交换机内部 所以与基于信元的DXI相比 FUNI在接入线上有更高的效率 2020 3 19 48 可编辑 一 ATM网络的流量控制 二 ATM网络的拥塞控制 第六节ATM网络的流量控制和拥塞控制 2020 3 19 49 可编辑 一 ATM网络的流量控制 流量控制是防止网络出现拥塞而采取的网络控制措施 流量控制目的是为了在保证网络服务的前提下 尽可能的提高网络的利用率 流量控制是为实现预先规定的网络性能 避免网络拥塞 优化网络资源 提高网络利用率 支持不同质量要求的业务而进行的一系列操作 2020 3 19 50 可编辑 3 ATM业务的类别 2 流量控制中的业务量参数 1 流量控制中的QoS参数 4 ATM流量控制技术 2020 3 19 51 可编辑 1 流量控制中的QoS参数ATM的一个核心的目标就是能为网络中传送的信元流提供不同的QoS保证 在ATM网络中服务质量是由一系列的端到端的信元级的参数决定的 目前已经定义了6个QoS参数 前3个可以在建立连接时在用户和网络间协商 其余的参数是无需协商的 2020 3 19 52 可编辑 1 CLR CellLossRatio 定义为一段时间内丢失的信元总数与用户所发送的信元总数的比值 2 CTD CellTransferDelay 就是指从信元的第一比特进入网络起至信元最后一比特离开网络的那段时间 CTD包括传播时延 处理时延和在复用器和交换机中的等待时延 3 CEV CellErrorVariation 是某一CTD值 最大信元传送时延 减去在连接上发送的任何信元在整个连接持续时间内都可能经历固定CTD部分 固定CTD部分包括传输和交换所带来的时延 2020 3 19 53 可编辑 4 CER CellErrorRatio 是出错的信元与所有成功发送出去的信元不超过该值的信元加上出错的信元的比值 5 CMR CellMisinsedionRate 单位时间间隔内误差信元的总数 误插是指由原来应送到别的信宿去而错送到本连接来的信元数 6 SECBR SeverelyErrorCellBlockRatio 定义为严重差错的信元块数量与所有发送的信元块总数的比值 假设一个信元块中有N个信元 其中有多于M个信元都发生了丢失 差错或误插 那么该信元块就是一个严重差错信元块 2020 3 19 54 可编辑 在网络中能够为一个连接提供什么样的服务质量一方面取决于本连接中信元的发送方式 信元的发送可能在连续平滑的速率上也可能是一种高突发数据的模式 同时也和网络资源 分配给该连接的带宽和缓冲容量 有关 因此用户和网络间协商的连接业务合约中必须要指定信源是以何种方式来发送信元的 出于这个目的 ATM论坛制定了业务量描述参数 2 流量控制中的业务量参数 2020 3 19 55 可编辑 1 峰值信元率PCR PeakCellRate 规定了一条ATM连接上可以发送的业务量的上界 也就是说信源发送速率不能超过连接中PCR支持CBR ConstantBitRate 和VBR VariableBitRate 业务 2 持续信元率SCR SustainableCellRate 是源点在一个很长的时间段中的平均信元速率 3 最大突发大小MBS MaximumBurstSize 定义为源点持续在峰值信元率下连续发送信元的最大长度 4 最小信元率MCR MinimumCellRate 是最小平均信元速率 也是一条ATM连接上可以发送的业务量的下界 2020 3 19 56 可编辑 ATM论坛定义了5种ATM的业务类别 从流量控制的角度出发 区分了恒定比特率业务 CBR 和可变比特率业务 VBR 并根据实时 非实时性 把VBR业务进一步分为实时 VBR rt 和非实时 VBR nrd 两类 根据这五类业务的服务质量要求 网络提供不同的流量控制机制 3 ATM业务的类别 2020 3 19 57 可编辑 1 恒定比特率业务CBR ConstantBitRate 针对那些有严格定时要求的业务 在连接的整个过程中都需要连续的静态的带宽 可以提供恒定的信元传输速率 例如话音 仿真电路和一些特定的视频业务 2 实时的可变比特率的业务rt VBR RealTime VariableBitRate 这种ATM业务类型是指有严格的定时要求的可变比特率的业务 例如特定种类的视频业务 2020 3 19 58 可编辑 3 可用比特速率业务ABR AvailableBitRate ABR的ATM业务是可以进行动态调节的 信源通过响应网络中反馈回来的有关连接性的信息 动态的调节信元的传送速率 这种业务允许信元尽量利用网络中的可用带宽 并且可以通过信源发送速率的动态调节实现网络中的拥塞控制机制 通过资源管理信元响应 4 非实时的可变比特业务nrt VBR Non RealTimeVariableBitRate 非实时的可变比特率业务针对有突发业务的信源 无需严格的定时要求 例如数据传送等 2020 3 19 59 可编辑 5 未指定比特率业务UBR UnspecifiedBitRate 这种业务类型不提供任何的QoS保证 在业务描述中可以指定 也可以不指定峰值信元率 其中后三种业务类型是非实时的连接 2020 3 19 60 可编辑 流量控制技术包括 连接管理 流量管理和平滑流量 1 连接管理是通过合约建立起来UNI和NNI连接来完成的 合约的内容由流量参数和服务质量两部分组成 4 ATM网络的流量控制技术 2020 3 19 61 可编辑 2 流量管理流量管理是指联合使用一系列的控制功能以确保每个连接接收合适的业务流量 为了给每个连接提供QoS保证 网络必须要给新的连接分配一系列资源 尤其要给那些分配到链路中的新的VC提供足够的可用带宽 在端口保留足够的缓冲容量 这样才能在处理已有的和新的VC提供足够的可用带宽 在端口保留足够的缓冲容量 这样才能在处理已有的和新的连接时 满足各自的QoS要求 2020 3 19 62 可编辑 3 平滑流量当专用的ATM网的数据向公用ATM网传输时 为了更顺利的履行合约 流量参数 服务质量 需通过位于客户站点的整形器对数据进行整形后顺利地通向公用ATM网 所以经常采用业务流整形来平滑业务 业务流整形是一种改变连接上信元流的业务特性的机制 可以通过降低峰值速率 限制突发业务流的突发大小 及时调整信元间隔以降低信元延时变化和业务排队机制等几方面来实现 实现业务整流的两种常用方法有 漏筒算法业务整形和令牌池业务整形 2020 3 19 63 可编辑 二 ATM网络的拥塞控制 2 ATM网络拥塞控制功能 1 ATM网络拥塞概念 2020 3 19 64 可编辑 1 ATM网络的拥塞概念拥塞指的是网络不能保证已建立连接的服务质量或者不能接纳新的连接请求 出现拥塞的原因一方面是由于网络流量强度不可预测地随机波动而造成的网络过负荷 另一方面是由于网络本身出现故障 拥塞控制的目的就是及时的监测到一系列的拥塞状况并且启动控制机制 最大程度的减小拥塞所产生的影响和缩短拥塞时间 2020 3 19 65 可编辑 拥塞控制阶段的关键技术就是选择性的信元丢失与拥塞指示 1 选择性信源丢弃ATM网络中有两种优先级别 通过信头中的CLP位来区分 CLP 0表示优先级高 CLP 1表示优先级低 在发生拥塞的时候 可以选择性的丢弃那些较低级别的信元 CLP 1 减轻网络负荷 缓解拥塞 ATM网拥塞时的解决方法就是丢弃低级别的信元来保证高级别信元的传送质量 2 ATM网络拥塞控制功能 2020 3 19 66 可编辑 2 反应式的拥塞控制这种方法适用于ABR业务类型 通过响应网络中反馈的拥塞信息 动态的调节信源的业务流量 以缓解拥塞状况 ATM网络中的ABR拥塞控制是基于速率的控制机制 通过响应网络中的状态信息来动态的调整信源发送速率 网络状态信息是由一些特殊的信元 资源管理信元RM ResourceModule 来承载的 在信源周期性的产生前向RM信元 并且在该信元到达信宿后回传至源点 后向的RM信元就承载了反馈信息供信元调节所用 2020 3 19 67 可编辑 一 ATM信令技术 二 ATM网络维护 第七节ATM信令技术与网络维护 2020 3 19 68 可编辑 1 ATM行令的功能 结构和现状 2 信令消息的结构与传送 一 ATM信令技术 2020 3 19 69 可编辑 信令就像用户和网络之间的桥梁 它处理用户的呼叫 将用户根据业务提出的不同要求提交给网络 为用户建立 管理和释放连接 ATM信令应具备如下功能 1 ATM信令的功能 结构和现状 2020 3 19 70 可编辑 第一 为ATM网中的信息转移建立 维持 释放VCC 这种建立可以是随时需要的 也可以是永久或半永久的 第二 在建立连接时 还要为这些连接分配网络资源 第三 支持点到点通信以及点到多点通信 第四 对于已经建立的连接 还可以重新协商 分配网络资源 第五 支持对称和非对称呼叫 对称两个方向带宽相等 非对称带宽不等 如视频点播 2020 3 19 71 可编辑 第六 可以为一个呼叫建立多个连接 第七 在一个已建立的呼叫中加上或去掉连接 第八 支持多方呼叫 在多个断电间建立连接 如视频会议 可以在一个多方呼叫中加上或去掉一个通信端点 第九 支持与非B ISDN业务的互通 第十 支持不同编码方案间的互通 2020 3 19 72 可编辑 在ATM网内 不同接口上也有不同的信令形式 大致可分为两类 一类是以N ISDN的DSSI为基础的DSS2 一类是以NO 7信令为基础的 称之为宽带ISDN用户部分BISUP 1 DSS2类 UNI信令 专用网UNI信令 NNI信令 2 BISUP类 公用网网络节点信令 ATM论坛BICI信令 2020 3 19 73 可编辑 信令系统可分为两大部分 信令的消息单元和信令的传送 用户和网络 网络和网络间只能通过信令消息单元交互信息 所以信令消息单元种类和各消息单元的内容也就基本上决定了信令所能实现的功能 这些消息单元都是通过信令传送功能传送的 2 信令消息的结构与传送 2020 3 19 74 可编辑 在B ISDN中 信令消息利用专用的信令虚通路进行传送 在DSS2中 无论是相关信令方式还是非相关信令方式 信令与数据都是通过同一条物理线路传送的 但在BISUP中 信令可以和数据走完全不同的物理线路 路由甚至不同的网络 如信令可能利用NO 7信令系统的MTP 1和MTP 2传送 通过STM方式交换 因此可以说BISUP中信令是通过信令网传送的 2020 3 19 75 可编辑 BISUP的信令传送方式也有两种 一种是相关模式 信令和它所管理的数据连接在ATM中通过相同的网络节点进行交换 另一种为准相关模式 这时信令通过发端交换机后 就进入专门的信令传送网络中 经过信令转接点STP交换 最后交换到收端交换机与它管理的数据连接重新会合 2020 3 19 76 可编辑 2 OAM等级 二 ATM网络维护 3 OAM信息流的传送 1 OAM的功能范围 2020 3 19 77 可编辑 ATM网络的运行 管理和维护 OAM 可分为五个方面 1 性能监视 网络维护管理功能实体连续地或周期地监视网络运行的各种性能指标 以便及时地了解当前网络的运行情况 2 劣化和故障检测 通过连续的或周期性的检查 以检测故障或预计的故障 并产生维护事件信息的报告以及各种警告 1 OAM的功能范围 2020 3 19 78 可编辑 3 系统保护 一旦网络中某一设备出现故障 网络维护管理功能将采取措施将其与整个网络隔离 以免影响整个网络的正常运行 4 管理信息的传送 网络维护管理过程中所获得的各处状态信息需要及时地通知网络中各处的维护管理实体 而维护管理实体所发出的控制信号也要及时的传送给受控设备 5 故障定位 为了能及时准确地处理故障 要求网络维护管理功能测试出故障设备的位置 甚至定出故障在设备中的哪个分系统中 2020 3 19 79 可编辑 在BISDN的协议参考模型中 管理面提供了两种类型的功能 面管理和层管理 面管理实施与整体系统有关的管理功能以及各个面之间的协调 其基本功能有 故障管理 性能管理 配置管理 计费管理和安全管理 层管理处理与层相关的OAM信息流 因此管理也是分层的 2020 3 19 80 可编辑 ATM网的OAM功能分成五个等级 每一级都有相关的OAM信息流 定义为F1 F5 其中两级定义在ATM层上 F4 F5 三级定义在物理层上 F1 F2 F3 这五个等级分别是 1 虚通路级 在虚通路连接 VCC 上执行的OAM功能 对应的OAM信息流称为F5信息流 在VCC的连接端点或连接点间传送 2 虚通道级 在虚通道连接 VPC 上执行的OAM功能 对应的OAM信息流称为F4信息流 在VPC的连接端点或连接点间传送 2 OAM等级 2020 3 19 81 可编辑 3 传输通道级 这一级OAM功能在完成传输系统净荷组装 拆卸的网络设备上执行 所对应的OAM信息流称为F3信息流 4 数字段级 在传输网的数字段端点间执行的OAM功能 对应的OAM信息流称为F2信息流 5 再生段级 在传输网的再生段端点间执行的OAM功能 对应的OAM信息流称为F1信息流 2020 3 19 82 可编辑 在SDH中 由SOH 段开销 中的特殊字节传送F1和F2流 F3由传送帧中的POH 通道开销 来传送 在基于信元的传输系统中 F1和F3由特殊的OAM信元来传送 这些信元叫做物理层OAM PL OAM 信元 它们不送到ATM层去 在ATM层 F4 F5 专门的信元用来实现VC和VP维护 这些信元在管理平面的同层内传输OAM信息 3 OAM信息流的传送 2020 3 19 83 可编辑 一 ATM网中的多媒体 二 ATM在计算机网中的应用 第八节ATM技术的应用 2020 3 19 84 可编辑 ATM被广泛的认为是一种提供对时间敏感型数据 话音和视频业务的突破性组网技术 ATM允许用户将其高性能网络定位为一种竞争优势 对话音 视频和数据进行的发送 与以太网等网络技术不同的是 ATM能提供有保证的服务质量 支持广泛的速率 并且可以用于局域网和广域网 2020 3 19 85 可编辑 ATM技术提供如下服务 一是提高网络利用率 节省费用 二是支持综合话音 视频和数据业务的复杂多媒体应用的唯一技术 三是相对传统的LAN 可以提供有保证的服务质量 四是第一种为在LAN LocalAreaNetwork 和WAN WideAreaNetwork 中应用而设计的技术 五是便于融合用户未来增长的需求 保护用户的投资 2020 3 19 86 可编辑 2 ATM网中的话音通信 一 ATM网中的多媒体 3 ATM网中的视频业务 1 ATM网中的数据通信 2020 3 19 87 可编辑 ATM是从快速分组交换发展而来的 所以应该说 与图象和语音相比 在宽带ATM网中实现数据通信是最容易的 但是局域网仿真 IPOVERATM等各种利用ATM实现局域网互联的方案 在性能和实现上也还有许多难点 特别是大范围网络内的路由选择以及如何实现不同QoS等级等问题还有待解决 1 ATM网中的数据通信 2020 3 19 88 可编辑 话音通信可能是宽带网中最容易定义的一种业务 也是人们最为熟悉的业务 但它却可能是ATM网上难以很好的实现的业务 语音业务的特点是速率比较低 一般为64Kbit s 若采用语音压缩技术 可能达16Kbit s以下 另一方面 话音业务对时延和时延抖动的要求还很高 由于速率低 组装一个53字节的信元要5 875ms 当回音与自己发出的声音的时延超过25ms时 人耳就能区分出来 当时延大于18ms时就应加回波抑制 也就是说 对于64Kbit s的话音 无回波抵消器时最大传输距离允许2425km 更长距离的通话就不得不加回波抑制了 2 ATM网中的话音通信 2020 3 19 89 可编辑 在宽带网中 视频业务和视频用户将占统治地位 ATM网络能够很经济的支持具有突发性的可变比特率业务 然而 人们对于VBR视频的特性的了解远远不如对话音和数据通信特性的熟悉 ATM在给图象通信带来机会的同时也带来了新的问题 这主要是信元丢失 时延和时延抖动对图象质量的影响 3 ATM网中的视频业务 2020 3 19 90 可编辑 2 局域网仿真 二 ATM在计算机网中的应用 3 IPOverATM 1 ATM局域网 5 虚拟局域网技术 4 MPOA 2020 3 19 91 可编辑 ATM局域网是指以ATM结构为基本框架的在一定范围内的专用网络 它以ATM交换机作为网络中的交换节点 通过ATM接入设备把各种业务接入到ATM网络 实现相互间的通信 ATM网络具有带宽大 速度高 并且能够提供业务质量QOS服务等多种优点 使得ATM局域网在性能上大大优于传统共享媒质的局域网 发展ATM局域网面临以下几个问题 1 与现有局域网的综合 2 扩展性 3 网络管理 1 ATM局域网 2020 3 19 92 可编辑 2020 3 19 93 可编辑 为实现向ATM的平滑过渡 ATM论坛定义了一种ATM业务 称为局域网仿真 LANE 局域网仿真是在ATM上模拟传统局域网 通过ATM网将多个传统局域网和终端设备互联 在ATM网上构造新的局域网 这些局域网节点间的通信行为与传统的局域网完全相同 2 ATM局域网仿真 2020 3 19 94 可编辑 局域网仿真对局域网隐藏了ATM交换结构 局域网终端感觉不到ATM的存在 因此无须修改终端设备的软硬件 就可以利用ATM网络的各种优点 更重要的是 它使得传统的局域网适配器 NDIS 网络设备接口规范 和ODI 开放数据链路接口 驱动设备以及所有第二层和第二层以上的协议可以继续使用 2020 3 19 95 可编辑 2020 3 19 96 可编辑 IPoverATM是IETF为实现IP在ATM中的传输而制定的协议 它将传统IP网络连接到ATM 支持IP终端间的数据通信 局域网仿真对业务隐藏了低层作为网络支撑的ATM 这既是局域网仿真的优点又是它的缺点 它使得运行在ATM之上的网络层协议无法利用ATM的业务质量QoS 因此业务只能使用ATM的ABR或UBR连接来传送数据 3 IPoverATM 2020 3 19 97 可编辑 QoS是ATM吸引人的优点之一 新的多媒体业务要求话音 图象和数据等各种业务的综合传输 这需要建立能够支持多种综合业务的全新的网络结构 以支持多种网络协议和业务 每种业务对网络提出不同的QoS要求 如交互式话音业务要尽量减少延时和抖动 网络都必须满足 IPoverATM决了QoS问题 它在结构上与局域网仿真有许多相似的地方 它们的主要区别是 局域网仿真从MAC层接入ATM 而IPoverATM从IP层直接映射到ATM上 2020 3 19 98 可编辑 2020 3 19 99 可编辑 2020 3 19 100 可编辑 IPoverATM优点 它可以利用ATM网络的业务质量QoS 因此能够支持多媒体业务 IPoverATM在IP层将传统局域网接入ATM网 地址解析实现了地址和ATM地址的直接映射 比局域网仿真地址解析的两重地址映射简单 而且地址解析的时延小 2020 3 19 101 可编辑 IPoverATM的缺点 首先它只支持IP网络 其他的网络层协议如IPX DECnet等得不到支持 因此它的使用受到限制 其次 IP广播地址和点对多点的组播地址无法映射到ATM地址上 因此IPoverATM不支持局域网的广播和组播业务 而局域网仿真用广播服务器BUS实现了广播功能 另外 IPoverATM没有解决连接建立的延时问题 因为它与LANE不同 它在地址解析 路由选择和连接建立未完成时 不存在默认的数据路由 在LANE中 源节点可以把数据先发送到BUS 2020 3 19 102 可编辑 IPoverATM和局域网仿真都没有解决仿真局域网 ELAN 或IP子网间通信的问题 不同ELAN或LIS的主机通信必须采用外部路由器转接 ATM路由器成为通信的瓶颈 从而也无法在两个节点间建立满足QoS要求的连接 为解决这个问题 ATM支持多协议MPOA应运而生 2020 3 19 103 可编辑 4 MPOA MPOA MultiprotocolOverATM 是LANE和IPoverATM之后的又一种用ATM网络支持传统局域网的方案 MPOA业务的基本功能是在ATM网络框架上实现点到点的网络层连接 这种连接可以是ATM主机间或ATM主机与传统子网间的连接 MPOA提供一种网络结构 有效的将网桥和路由器与ATM网综合 支持多种协议 多种网络技术和IEEE802 1Q虚拟局域网 它在ATM上支持第三层以上的协议 在ATM设备间提供直接的ATM连接 以减少时延和三层处理开销 2020 3 19 104 可编辑 MPOA采用了IETF的NHRP协议和ATM论坛的局域网仿真协议 将其修改成更适合MPOA的格式 除此以外 MPOA还致力于解决其他协议未解决的问题 将路由选择功能与三层转发功能分离出来 这就是所谓的虚拟路由器 MPOA将路由器功能分散 用交换网络完成数据转发 路由服务器完成路由选择功能 这样可提高扩展性 降低成本 易于增加容量 实现冗余 虚拟路由器简化了企业范围对网络的管理 实现独立于地理位置的标准虚拟子网 网络接入可利用QoS 减少多余的协议开销 与现有的网络实现互通 2020 3 19 105 可编辑 2020 3 19 106 可编辑 交换型局域网的发展是虚拟局域网 VLAN 的基础 VLAN从传统LAN的概念引申出来 在功能和操作上与传统LAN基本相同 提供一定范围内终端系统的互连和数据传输 它与传统LAN的主要区别在于 虚拟 二字 即网络的构成与传统LAN不同 由此也导致了性能上的差异 5 虚拟局域网技术 2020 3 19 107 可编辑 VLAN大致等效于一个广播域 即网络模拟了一组终端设备 虽然它们位于不同的物理网段上 但是并不受物理位置的束缚 互相通信就好像他们在同一个局域网中一样 VLAN有两个主要特点 1 减少工作站移动和变化所需的费用 2 建立虚拟工作组 关于VLAN参考下一章 2020 3 19 108 可编辑 广域网技术分布 2020 3 19 109 可编辑 自测训练题 2020 3 19 110 可编辑 1 物理层主要是提供ATM信元的传输通道 将ATM层传来的信元加上其传输开销后形成连续的 同时在接收到物理媒介上传来的连续比特流后 取出有效的信元传给ATM层 2 信令系统可分为两大部分 和 3 ATM网络物理层中的比特定位是指采用适合于物理媒介传输的波形 根据需要插入和取出 并进行线路编码 4 拥塞控制阶段的关键技术就是 与 5 ATM层信元复用 解复用在ATM层和物理层的 接口处完成 6 ATM层信元VPI VCI翻译在用户终端信头操作是指填写VPI VCI和PT 在网络节点中是指 的变换 7 IPoverATM解决了QoS问题 它在结构上与局域网仿真有许多相似的地方 它们的主要区别是 局域网仿真从 层接入ATM 而IPoverATM从 层直接映射到ATM上 8 在SDH中 由SOH 中的特殊字节传送 F1和F2 流 F3 由传送帧中的POH 通道开销 来传送 9 ATM层中的一般流量控制功能由 中的GFC比特支持 一 填空题 2020 3 19 111 可编辑 10 ATM适配层会聚子层基本功能是对高层应用的数据进行 处理 对于实时业务必须考虑收发业务的同步 11 ATM适配层AAL ATMAdapterLayer 位于ATM层之上 这一层是和业务 的 即针对不同的业务 12 ATM的目标是对任何形式的业务分布都能达到最佳的 利用率 13 ATM技术中最重要的特点就是信元的复用 交换和传输过程 均在 上进行 14 交换技术主要采用两种形式 和 15 ATM通过VC建立连接有两种方式 交换虚通路连接和 16 ATM中用户间有两种连接方式点对点和 17 ATM的一个核心的目标就是能为网络中传送的 提供不同的QoS保证 18 ATM流量控制技术的连接管理是通过合约建立起UNI和NNI 来完成的 19 ATM网络中的ABR拥塞控制是基于速率的控制机制 通过响应网络中的 来动态的调整信源发送速率 20 ATM网拥塞时的解决方法就是丢弃 的信元来保证 信元的传送质量 2020 3 19 112 可编辑 二 单项选择题 1 ATM适配层要将上层传来的信息流分割成 字节长的ATM业务数据单元SDU 同时将ATM层传来的ATM SDU组装 恢复再传给上层 A 28B 48C 68D 882 ATM信元是定长的 而且信元的长度较小 只有 字节 A 33B 43C 53D 633 由电信运营商建立 管理和经营 可以连接多种专用ATM网和ATM用户终端 作为骨干网络使用的是 A 公用ATM网络B 专用ATM网C 接入ATM网D DDN网4 在ATM协议参考模型中 完成交换路由选择和信源复用功能的层是 A 物理层B ATM层C ATM适配层D 高层5 ATM信元分为信头和净荷两部分 信头为 字节 净荷为48字节 A 5B 10C 15D 20 2020 3 19 113 可编辑 6 两个交换机之间的接口指的是 接口 A UNIB NNIC BICID FUNI7 信元定界 ITU T建议采用HEC方式 即将每 比特进行CRC计算 若结果与其后的8比特相等 则认为找到了一个信头 A 8B 16C 24D 328 在数据终端设备DTE和数据连接设备DCE之间的接口指的是 A UNIB NNIC BICID DXI9 ATM信元中 信头内容在用户网络接口 UNI 和网