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1、数据网基础数据网中国电信维护岗位认证教材编写小组编制目 录第1章ATM技术41.1 ATM基础概念41.1.1 电路交换和分组交换41.1.2 ATM基础概念41.2 ATM关键技术101.2.1 ATM拥塞管理101.2.2 ATM流控原理171.2.3 UNI信令181.2.4 IMA协议201.3 ATM网络的OAM221.3.1 ATM网络OAM的功能范围221.3.2 OAM等级231.3.3 OAM信息流的传送23第2章 帧中继技术252.1 帧中继基础概念252.1.1 帧中继概述252.1.3 帧中继基本功能252.1.3 帧中继协议结构262.2 数据链路层协议262.2.1

2、 数据链路层帧方式接入协议262.2.2 数据链路层核心协议292.3 帧中继关键技术312.3.1 DLCI值的分配和帧中继的寻址机制312.3.2 虚电路带宽控制332.3.3 拥塞控制34第3章 DDN网络技术353.1 DDN基本原理353.1.1 DDN网络的产生与发展353.1.2 DDN网络的定义和组成353.1.3 DDN网络的特性413.2 DDN提供业务及特点423.2.1 DDN网络可提供的业务423.2.2 DDN网络业务服务质量标准423.3 DDN网络的结构及现状443.3.1 DDN网络的组织结构443.3.2 DDN网络的网络管理和控制453.3.3 DDN用户

3、接入46第1章ATM技术1.1 ATM基础概念1.1.1 电路交换和分组交换最基本的两类交换模式是面向连接的电路交换和面向无连接的分组包交换，他们的主要区别体现在以下几方面：在交换形式上，电路交换采用固定时隙分配，也就是说，电路交换在根本上只能支持单一速率（如64kbit/s）的交换，这显然不能适应多种业务的要求；无连接的分组交换则利用包交换的形式，将用户信息封装在分组中进行交换，每个分组有一个分组头，分组头用于路由选择、差错控制和流量控制等功能，各个分组的长度和间隔时间都可改变，因此分组交换可以支持多种速率的交换。在路由选择上，电路交换中各连接的路由是在连接建立时由复杂的选路算法在整个网络中

4、选择的，信令系统在路由经过的各个网络设备内填写路由表以标识交换信息，一个连接的所有信息都经过相同的路由；无连接的分组交换中，路由信息由各个分组头携带，交换设备查看到来的每个分组头中的地址信息，并根据当时的网络状态选择一条路由，将分组发到下一级网络设备中，因此同一业务的不同分组在网络中经过的路径不同。在网络资源分配上，电路交换中网络资源可由信令系统在连接建立时分配，分配给一个连接的网络资源不能被别的连接占用，只在连接拆除时才释放网络资源；无连接的分组交换中，分组只在发送时才占用网络资源，网络资源可由各个业务共享。1.1.2 ATM基础概念（一） ATM异步交换模式ATM 即异步转移模式，ATM

5、是一种基于信元的交换和复用技术，综合了电路交换和分组交换的特点：ATM 是面向连接的，即任何一个ATM 终端用户在与另一用户通信时都需要建立连接；另一方面ATM 传输采用了固定长的信元，因而其又具有分组交换的特点，ATM 又利用了统计复用的原理使各连接可以共享带宽资源。（二） ATM信元结构ATM传送信息的基本载体是ATM信元，信元长度为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。图：ATM 信元格式信头内容在用户-网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中略有差别（图2-1），主要由以下几部分构成。 VPI：虚通路标识，NNI中为12比特，UNI中为8比特。 VCI：虚通

6、道标识，16比特，标识虚通路中的虚通道，VPI/VCI一起标识一个虚连接。 HEC：信头差错控制，8比特，用于检测出有错误的信头。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。 PT：净荷类型，3比特。用于指示本信元为用户数据信元或OAM信元等。 比特3为0表示为数据信元、为1表示为OAM信元。对OAM信元，1，2比特位表明了OAM 信元的类型。对数据信元，比特2用于前向拥塞指示（EFCI/Explicit Forward Congestion Indication），当经

7、过某一节点出现拥塞时，就将这一比特置为1；比特1用于表示是否为AAL5封装的最后一个信元(AAL5的最后一个信元此比特位为一, 其他信元为零)。（三） 虚连接ATM是面向连接的交换，这个连接用VPI、VCI来标识。VPI、VCI的取值只有局部意义，即只在通过物理媒质直接相连的两个接口之间有效，相同的值在其它接口可以重复使用。从路由的角度看，VPI和VCI是信元在ATM 网络中传输的路由地址，多个路由地址形成了一条并且标识一条连接。当交换网络接收到信元时，根据信元头中的VPI 和VCI查找映射表，确定输出的VPI和VCI。如图所示，userA发出的VPI/VCI=0/40的信元，经switchB

8、 后VPI/VCI 被交换成VPI/VCI=1/45；经switchC 后VPI/VCI=100/45；经switchD 后VPI/VCI=3/50；经switchE 后VPI/VCI=2/60，最后送到userF。这里（0,40)(1,45)(100,45) (3,50)(2,60)标识了A 与F 之间的一个连接。图：ATM连接的示意图ATM交换分为VP交换和VC交换两种。VP交换就是指在交换的过程中只改变VPI 的值，透传VCI的值，而VC交换过程中VPI、VCI都改变。因此在使用中，VP就相当于一个大的管道，而VC相当于一个小的管道。虚通路与虚通道的关系如图所示。图：VC、VP和物理传输

9、通道的关系ATM 连接建立的方式有两种：1、PVC（P）PVC 即Permanent VC，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，直到由网管释放。2、SVC（P）SVC 即Switched VC，是用户需要通信时，通过终端设备由信令建立的虚通道。SVC 类似于电话网的用户线路，用户每次在通信前必须发起呼叫请求，网络通过信令为通信双方建立起相应虚通道后，进行通信，通信完成后，由信令释放SVC。（四） ATM交换过程各类业务在经适配进入ATM 网后，便由ATM 交换机或交叉连接设备提供交换和中继功能，从而到达目的地。ATM 交换机或交叉连接设备的作用是：根据输入

10、信元的VPI/VCI 标识以及它本身在建立连接时产生的路由表，将该信元转发到相应的输出端口，并对该信元的头部进行适当处理，如改变其VPI/VCI 值，在拥塞时有可能改变CLP 值，最后还要重新计算HEC 值，以保护新产生的信元头。ATM 交换机实质上是一个能将输入端口中的信元，按照其路由标记送到它所要求的输出端口的功能块。因此，ATM 交换机最主要的功能是路由功能。（五） ATM地址在IP 网络中，如果两台主机要相互通信，必须知道对方的IP 地址；如果希望给朋友发邮件，必须知道对方的E-Mail 地址，因此地址是设备的重要标识。在ATM 网络中如果是SVC 方式的连接，必须知道双方的ATM 地

11、址（PVC方式则没有必要）。ATM 地址有两种，一种是E.164 地址，与电话号码类似；另外一种是NSAP 地址。NASP 方式的ATM 地址的长度为20 个字节，也由两部分组成：“网络前缀”（13 字节）+“用户部分”（7 个字节）=“用户标识”（6 个字节）+选择符（1 个字节）。“网络前缀”由交换机提供，“用户部分”由用户设备提供，一般情况，组成“用户部分”的“用户标识”（6 个字节）就是用户设备的MAC 地址（6 个字节），“选择符”（1 个字节）用来区分用户设备的子用户。哪些是用户侧设备呢？带ATM 接口（155M 光口或电口）的ATM-LANSWITCH、插上ATM 网卡的计算机（

12、ATM 网卡通过光纤与交换机互连），该计算机的ATM 地址就是计算机的“网络前缀”+该ATM 网卡的用户部分（网卡自带的）。NSAP 方式的地址，第一个字节必须是0x39、0x45、0x47 中的一个。（六） ATM统计复用图：ATM复用ATM 的最大特点，就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。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的前提下，在各业务间动态地分配网络资源，以达到最佳的资源利用率。如图2-4 所示，用户D、C、A 的数据按到达的先后顺序排列到输出线路上，而用户B 因为此时没有数据，故不占用输出线路的带宽

13、资源，从这个意义上说，ATM 连接是一个虚连接。（七） ATM分层结构ATM 协议参考模型分成三个平面：用户面、控制面和管理面，三个功能层：物理层、ATM 层和ATM 适配层（AAL）。图：ATM-协议参考模型协议参考模型中的三个面分别完成不同的功能： 用户平面：采用分层结构，提供用户信息流的传送，同时也具有一定的控制功能，如流量控制、差错控制等； 控制平面：采用分层结构，完成呼叫控制和连接控制功能，利用信令进行呼叫和连接的建立、监视和释放； 管理平面：包括层管理和面管理。其中层管理采用分层结构，完成与各协议层实体的资源和参数相关的管理功能。同时层管理还处理与各层相关的OAM信息流；面管理不分

14、层，它完成与整个系统相关的管理功能，并对所有平面起协调作用。各层还可细分为几个子层，各层和子层的功能如下表所示。表：ATM 协议参考模型的分层及其功能（八） ATM适配层功能ATM 适配层（AAL）位于ATM 层之上，这一层是和业务相关的，即针对不同的业务，采用不同的适配方法。但都要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，同时将ATM 层传来的ATM 业务数据单元组装、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，所以分了两个子层：汇聚子层（CS）和拆装子层（SAR）。为了提高交换网络的速率，对ATM 层作了尽可能的简化，而ATM 层未提供

15、处理的信元丢失、误传、时延、时延抖动等与业务服务质量密切相关的功能，由AAL 层完成。不同类型的业务需要不同的适配，ITU-T 研究各种业务的特点，根据源和目的的定时、比特率、连接方式将业务分为类，并相应地定义了AAL1、AAL2、AAL3/4 及AAL5。1、AAL1AAL1协议针对的是固定速率的、面向连接的业务，在信源和信宿之间需要定时信息的传送。这类业务典型的例子是目前的电路交换业务，如话音业务、各类NISDN 业务。AAL1的帧结构如下：对于AAL 1 中CS 首标部分字段的解释CSI：标识不同的应用，如时钟信号传递和结构化数据传递等；SC：放置每个信元的序号，用于检测信元丢失及误插入

16、；CRC-3 和奇偶校验位用来保证序号域中信元序号的正确传输；2、AAL2AAL2 是为端到端具有定时关系的可变比特率（VBR）业务提出的，如VBR音响和电视。3、AAL3/4现有局域网的远程互连一般采用X.25 或帧中继技术，存在着程度不等的瓶颈，因此，利用ATM 技术实现局域网的远程互连，是ATM 网初期的重要应用。在ATM 网中，数据业务有两类：远程计算机局域网互连对应于无连接的数据业务，另一类是面向连接的数据业务。AAL3/4 协议用于对这些业务的适配。4、AAL5AAL5支持收发端之间没有时间同步要求的可变比特率业务，它提供与AAL3/4类似的业务，主要用来传递计算机数据、UNI 信

17、令信息和ATM 上的帧中继。定义AAL5 的主要原因是减少开销，使其成为简单而有效的AAL。AAL5 的帧结构如下：其中： PAD填充字段，由硬件层自动完成，将PDU 负载的长度调整成适合ATM信元传输的长度。 CPCS-UU未用。 CPI目前唯一的用处就是将CPCS-PDU 的尾部定位成64 比特（8 字节）（CPCS-UU+CPI+Length+CRC)，编码为“0x00”。 Length指示了负载字段的长度，单位是“八位位组”。编码“0x00”用于“中断”功能。 CRC保护除了CRC 自身以外的所有CPCS-PDU 字节。1.2 ATM关键技术1.2.1 ATM拥塞管理（一）ATM 网络

18、拥塞管理的重要性根据ITU-T 的定义，ATM 网络的拥塞指的是网络元素（如交换机、复接器或传输设备等）的一种状态，在这种状态下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。出现拥塞的原因有两方面：一是由于网络中流量强度不可预测地随机波动而造成网络负荷过重；二是由于网络本身出现故障。任何一个实用的电信网都需要解决网络拥塞的管理问题，也就是解决有限的网络资源与用户需求间的矛盾-在满足用户对服务质量要求的前题下尽可能地充分利用网络资源。ATM 网与以往的电路交换方式或分组交换方式的网络相比这一问题显得更加突出，这是因为ATM 网络的拥塞管理既重要又困难。说它重要是因为ATM是一种异步时

19、分、统计型复用的信息传送方式，而统计复用在提高网络资源利用率、增强灵活性的同时不可避免地增加了引起网络拥塞的风险。拥塞管理的困难又表现在两个方面：一方面，ATM 网中传送的是各种类型的业务信息综合而成的数据流，其流量特性十分复杂难于控制；另一方面，由于ATM 网络传输速率高，一旦某处发生拥塞而不能及时解决，拥塞范围将迅速扩大。由此可见，ATM 网的拥塞管理是个很重要的问题。（二）网络拥塞管理的基本思想由于ATM 网络拥塞管理的复杂性，以往在电路交换网与分组交换中采用的拥塞管理方法不再适用。电路交换网中拥塞控制的基本思想是资源预分配与即时拒绝，在为呼叫请求建立一条连接的同时分配一部分被这条连接所

20、独占的资源，当网络资源不足时拒绝新的呼叫请求。这种方法的主要缺陷是缺乏灵活性，与ATM 动态分配资源的特性相矛盾。分组交换网中目前普遍使用X.25协议中的窗口流量控制技术来控制拥塞，其基本思想是通过反馈的方法来限制发送端发出过多的流量，这种方法控制的速度较慢，不适合用于高速的ATM网络。为了满足ATM 网中拥塞管理的要求，ITU-T 提出了一套新的拥塞控制机制。其基本思想在于：引入预防性控制措施，不再是出现拥塞之后再采取措施来消除拥塞，而是通过精心管理网络资源而避免拥塞的出现。拥塞管理的功能分成两个层次，第一层是预防性措施，称为流量控制（TrafficControl），是为防止网络出现拥塞而采

21、取的一系列措施，包括网络资源管理（NRM）、连接允许控制（CAC）、使用参数控制（UPC）以及优先级控制等；第二层是反应性措施，称为拥塞控制（Congestion Control），是当网络出现拥塞后为将拥塞的强度、影响范围、持续时间减到最小而采取的一系列措施，包括信元选择性丢弃与拥塞指示等。ATM 网中拥塞控制由流量控制与拥塞控制功能配合完成。用户向网络发出呼叫请求时需要向网络提交即将发送的流量特性，以及对服务质量的要求，网络此时执行连接允许控制CAC 功能，确定网络是否有足够的资源来支持这一新的呼叫请求。如果能支持就建立相应的虚电路连接，并同用户协商允许通过这条虚电路输入网络的流量的特性参

22、数。只有用户实际输入网络的流量特性满足协定的特性参数时，网络才保证对它的服务质量。在通信过程中执行使用参数控制UPC 功能，监测每条虚电路中实际输入网络的流量，一旦发现超越了协定参数就采取措施加以限制。以上这些功能的目的都在于防止拥塞的出现，属于流量控制范围。ATM 网一旦检测到出现拥塞状况，则启动拥塞控制功能，首先是有选择地丢弃掉重要程度相对低的信元以缓解拥塞，同时进行拥塞状态信息的前向、反向指示。当这些措施仍不能很好地控制住拥塞时网络将进行释放连接或重选路由。由此可见，ATM 网的流量管理机制可分成如下几个阶段： 呼叫请求建立连接阶段。其关键技术是连接允许控制。 通信过程中对入网流量的监测

23、与控制，关键技术是使用参数控制。 拥塞控制阶段，关键技术是选择信元丢弃与拥塞指示。网络拥塞管理的主要功能： 连接允许控制（CAC）当网络收到呼叫请求后首先启动CAC 功能，检测当前网络资源的分配与占用情况，对照用户呼叫请求中提交的流量特性与服务质量要求，确定当前可供使用的网络资源能否满足用户要求。如果能够满足要求并在建立新连接的同时仍能保证已有连接的服务质量，则网络将接纳这一呼叫并建立相应的虚电路，否则拒绝用户的请求。CAC 功能在建立连接的同时还完成两方面的功能：其一是同用户协商相应虚电路中允许入网流量的特性参数供UPC 利用；其二是为相应的虚电路分配资源。 入网流量的监控入网流量监控功能根

24、据所处的位置分成使用参数控制（UPC）与网络参数控制（NPC）。前者位于用户/网络接口而后者用在网络接口上，两者的功能类似，下面主要介绍UPC 功能。在通信过程中用户实际输入网络的流量特性可能超越CAC功能执行过程中所确定的值，对这种情况需要加以限制否则将影响网络的服务质量。为此在用户网络接口设立了监测与限制机制，以确保每条虚电路中实际入网的流量特性参数符合协商值，这一机制即是UPC 功能。目前UPC 中的限制措施主要是对属于超越协商值的那部分流量的信元打上标记，表示这部分信元的服务质量不能保证，一旦网络发生拥塞首先丢弃这类信元。漏桶算法是目前研究最多的一种业务流监控方法，ITU-T 建议I.

25、371 和ATM论坛UNI 采用了漏桶算法。其基本思想是：设一有限容量的漏桶（桶的深度对应某种流量参数或容差参数），到达的信元进入漏桶，经漏桶渗漏后输出到网络。该漏桶以每单位时间一个容量单位的连续速率向外渗漏（该速率对应于某种业务的信元速率参数），同时每当一个信元到达时，其容量加1。当信元到达速率超过漏桶渗漏速率时，连续累积的信元会使漏桶充满，这时如果还有信元到达该信元就会溢出漏桶（即被丢弃），该信元即是违约信元。图：一种漏桶模型下图所示为带有缓存器的漏桶系统，其漏桶操作描述如下：到达的信元首先进入排队缓存器，当缓存器占满时，新到达的信元即是违约信元而被丢弃。进入缓存器的信元，必须取得一个令牌

26、后才能进入网络。令牌以固定速率R产生，并放在令牌池中（令牌池可放M 个令牌），当令牌池占满时，令牌生成就暂停直到令牌池再次出现空位时为止。漏桶操作确保了符合流量协商值的信元才能进入网络。对违约信元的处理有立即丢弃和打上标记并允许进入网络二种方法。 选择性信元丢弃(EPD、PPD)ATM 网中传送的信元有两种优先级别，通过信元头中的CLP 位来区分，CLP=0 表示优先级高，CLP=1 表示优先级低。当网络发生拥塞时首先选择CLP=1 的信元丢弃以缓解拥塞。CLP=1 的信元有两个来源，一是由用户产生，说明此信元所承载的信息属于低优先级，二是UPC 将某些CLP=0 的信元改成CLP=1，说明此

27、信元属于超越协定值的流量部分。实际上ATM 网拥塞时就是牺牲掉这些信元来保证高优先级信元的传送质量。目前常用的两种信元丢弃策略：早期包丢弃（EPD）和部分包丢弃（PPD）。EPD 功能和PPD 功能是通过一个参数PD 来配置的，当配置了该参数使能，则EPD 和PPD 同时使能了（注意：必须是AAL5 的连接，才能使能该参数）。使能了该参数以后，会出现以下的结果：1、当发送流量超过申请带宽的时候，UPC 开始丢弃信元，PPD 发挥作用，丢弃同一个AAL5 包中的除去包尾的其余信元。2、PPD 功能并不能保证UPC 不丢弃AAL5 包的最后一个信元，因此会出现上一个包的最后一个信元被丢弃了，影响到

28、下一个包，使两个包成为了一个坏包。3、EPD 功能在交换机发生拥塞的时候起作用，当拥塞发生的时候，交换机将按照包而不是信元来丢弃，但是EPD 功能并不能区分哪些包是正常的包，哪些包是坏包，因此并不能选择性地丢弃坏包。 拥塞信息指示选择性信元丢弃是在网络发生拥塞的地点进行的，在有些情况下仅仅依靠这一处采取措施不足以控制拥塞，而要求整个网络协调行动，这就要求某处发生拥塞后能及时地将拥塞信息传递给网络的其它部分，以便采取措施协助对拥塞的控制。拥塞信息指示根据方向可分成前向拥塞指示与反馈拥塞指示。（三）漏桶算法1、信元的守约漏桶算法的正式名称是一般信元速率算法GCRA Generic Cell Rat

29、e Algorithm 。它的基本思想其实也很简单，假设用户设备和ATM 交换机直接相连，很明显，用户端发送信元的速率越大，在相同的时间段之内ATM 交换机从该用户收到的信元就越多，如果用户发送的速率太大造成交换机那边在短时间之内收到的信元过多，超过了双方事先所达成的协议或者超过了交换机的承受能力并导致网络拥塞，这时候交换机肯定就要采取一些惩罚性的措施，要么将违约的信元直接丢弃，要么将违约的信元打标记将信元头的CLP位置1， 在网络发生拥塞时优先丢弃，这样漏桶算法用一句话概括就是：用户发送的信元到达ATM 交换机可以比这个信元预期到达的时间晚，也可以早一点，但是不能太早。从这句话可以看出，漏桶

30、算法的两个关键点，一个是信元预期到达的时间，什么叫预期？另外一个就是信元到达的时间不能太早，什么叫太早？如何定量？我们假设一用户向网络申请一项业务所申请的最大网络带宽为PCR ，记T=1/PCR ，则T 意味着用户每隔不小于T 的时间向网络发送一个信元，看下面的图A，记初始时刻交换机在收到用户信元1 的时间点为t1。图A：GCRA基本思想上图中： a所代表的是一种大多数的正常情况，后续的信元2在信元1到达T时间后准时到达，而且信元3 预期在t2+T 也就是t1+2T 时刻到达。 b表示信元2 迟到了，信元2 本来预期在t1+T 时刻到达，但它实际到达交换机的时刻t2t1+T， 需要注意的是虽然

31、信元2 迟到了，但是信元3 预期到达交换机的时间为t2+T ，并不是t1+2T 。 c所显示的情况为用户端发送的速率大于所约定的PCR 值，导致信元2 到达交换机的时间早于所预期的t1+T，虽然此时t2t1+T， 但是t1+T-t2L，交换机认为用户所发送过来的信元2 违约。2、容忍度（缓冲深度）在图A的c所显示的例子中，由于用户端发送信元的速率大于PCR， 或者说产生信元突发现象，结果信元2 到达交换机的时间比预期的稍早，但由于t1+T-t2=L，系统还是认为信元2 不违约。图B：连续突发信元在这幅图中，用户端连续以大于PCR 的速率突发了4个信元，第一个信元到达交换机的时间比预期的t0+T

32、早了时间e ，其中e=L/3，由于信元1提前的时间eL，结果造成信元4 在漏桶中溢出，信元违约。从刚才的分析我们可以看出，为什么漏桶的容量定为T+L。 前面说过漏桶算法的关键在于信元到达的时间不能太早，否则的话被认为违约，现在我们可以看得出来，这个太早主要是由一个时间容限L 来衡量的，从漏桶的观点来看信元到得太早，漏桶中还没有流尽的信元数L ，导致该信元在漏桶中溢出被认为违约；另外在刚才的漏桶分析中我们说漏桶中装的是信元，漏桶中不停流出的也是信元，其实更准确地说漏桶中所装的是时间，这一点应该不难理解，而且在我们的讨论中漏桶的容量T 和L 都是一个时间概念。漏桶算法分析完了，我们现在回到本文开头

33、所讨论的ATM 业务。8750 中对于nrt-VBR 和rt-VBR 两种业务，采用两级漏桶的方式进行流控，每个信元依次到两个漏桶过一下，第一级漏桶控制PCR ，第二级漏桶控制SCR ，根据前面所讨论的结果，GCRA 算法的漏桶取决于两个参数T 和L，在8750 中第一级漏桶的T=1/PCR，L=CDVT，第二级漏桶的T=1/SCR，L= （MBS-1）（1/SCR+1/PCR）对于违约的信元，8750 可以选择丢弃或打标记，而且8750可以选择对CLP=0 或CLP=1 的信元进行漏桶判断。为了对漏桶算法有一个具体的感性认识，下面给出8750 产品中所实现的GCRA 算法流程图图：GCRA算

34、法图上图中：Tconforming cell时间增量：两个信元理论到达时间的间隔（1/PCR 或1/SCR）， 就是漏桶中的T，TAT=下一个信元理论到达时间，t时间变化界限，就是漏桶中的L。3、结论通过前面的讨论中，从实施漏桶算法对到达的信元进行流量监控的交换机的角度来说，我们可以得出如下两个结论：第一个结论：L 越大则漏桶的容量越大，信元越不容易违约，漏桶可以容纳更多的突发信元。这个结论比较容易理解，因为L 是一个时间容限值，越大意味着信元可以比预期时间提前更早到达，对信元的监控也更宽松，在实际中L 一般比T 大很多，例如在8750 中所有控制PCR 的CDVT 默认值是1024 代表10

35、2.4 微妙，在以后的版本中，CDVT 的默认值将增大为10240，如果PCR 是155Mbps的话T 不到3 微妙，L 比T 大对一些刚接触GCRA 算法的人来说也许觉得不可理解，因为如果L 大于T 的话，那么在图5-2 中将意味着信元2 比信元1提前到达，这显然是不合理也是不允许的，之所以会有这个疑问可以说是犯了一个从静止的角度看问题的错误，之所以把时间容限L 定得比较大是因为在实际中信元的突发一般都是连续多个的，不是单个的，这样连续多个的信元突发、连续多个的信元比预期时间提前到达，显然在图5-4 中这将造成漏桶中剩下的信元数累积得越来越多，如果L 比较小的话，信元早就溢出了；另外一方面，

36、由于ATM 是面向连接的技术，它不保证信元不被丢弃，但是它严格保证同一条VC 上的信元按序交付，因此只要系统各部分都运行正常，在实际中是不可能出现后发送的信元先到达的情况的，退一步说万一因某种原因造成信元顺序发生错误的情况，对GCRA 算法流程来说是将错就错，先到达的信元被认为是对方先发送的，不会影响算法的执行因此L 比T 大，不是说允许后发送的信元先到达，而是为了容纳更多的信元突发。第二个结论：在实施漏桶算法的交换机中，PCR 或SCR 越大，即T 越小，则信元越不容易违约。这么说的话也许不好理解，因为在图5-3中T 是漏桶容量的一部分，T 越小能容纳的信元数越少，应该是信元越容易违约才对，

37、乍一看还是那么回事。但是我们回过头去看，在刚开始介绍漏桶算法的时候，提到漏桶算法有两个关键点：一个是信元不能到得太早，这个太早已经分析过了，主要就是时间容限L，另外一个关键点就是信元的预期到达时间，显然信元的预期到达时间就是和T 有关信元不能到得太早，什么叫太早？怎么衡量，其实就是拿信元的实际到达时间和预期时间相比较，看有没有超过那个容限L，因此从这里可以看得出来，L 和T 实际上是密切相关的两者，虽然有不同的意义，而且在图5-4中看来好象两者是构成漏桶容量的两个部分。实际上我们前面所说的漏桶的容量等于T+L ，这只是一个形象的说法，严格说来漏桶的真正容量并不是两者简单的相加关系，而是一种更复

38、杂的深层次的关系，模糊一点来看的话，T 越小则信元预期到达的时间越早，那么那个关键的太早就更不容易达到。刚才所介绍的这两个重要结论对于我们的工程开局是很有指导意义的，在实际的网络流量中ATM 信元突发量有可能比较大，在ATM 交换机中大量信元违约造成不断丢包，这时可试着通过增大L 和减小T 的方法来放宽对信元的监管，在交换机那边要么提高PCR 的值，要么增大CDVT 或者增大SCR，增大MBS 的值，另外一个很重要的因素是需要了解ATM 交换机对于违约的信元所采取的策略是直接丢弃还是打标记，显然如果是打标记的话，即使信元突发度比较高也不会造成太大的影响。但是如果把打标记改为丢弃的话几乎一个违约

39、包都PING 不通。1.2.2 ATM流控原理（一）IP 业务在ATM 中的表现形式在一个没有流量整形的系统中，一个IP 包经过AAL5 SAR后，可以形成多个ATM 信元背靠背发送，进入ATM 交换设备的数据大多是一个突发、不平稳的动态的流量模型（On-Off 模型）。如果在以太网环境中，最多的情况是有32个信元以峰值信元速率突发，瞬时的PCR 可能等于线速（155Mbps或622Mbps）。在一个应用中会形成以下的流量：（二）PING、FTP 业务的信元跟踪在MA5100 不进行流控的情况下，在ATM 光口处观察从LAN 端口发出的IP数据流，和上面的模型一致。例如对PING 长包时有如下

40、结果：PING 10000 BYTE，被分解为7 个MAC 帧、217 个信元。下表记录了每个MAC 帧的第一个信元及最后一个信元的到达时间：由上面的数据可以计算得到每个MAC 帧在ATM 上的速率接近ATM 线速，如果加入帧与帧之间的间隔，完整的一个PING 包的速率接近100M，即LAN端口的线速。通过其它业务（FTP、VOD、文件拷贝）的测试也体现了同样的效果。这表明实际业务流在ATM 中均是以突发形式存在的。1.2.3 UNI信令（一）UNI 3.1UNI 3.1 信令协议主要支持以下信令能力： 支持SVC，不支持SVP。 支持双向点到点连接的建立、释放。 支持单向点到多点连接的建立、

41、释放，其中，单向是指用户数据只能由根节点向叶节点单方向传送。呼叫只能是由根节点发起，不能由叶节点发起。 不支持多点到多点连接。 对于点到点连接，两个方向的上的带宽可以相同或不同。 每个呼叫有且仅有一条连接。 支持业务类别A（CBR 业务）、C（面向连接的VBR 业务）、X（用户自定义业务），不能直接支持D 类业务（无连接的VBR 业务），不支持B 类业务（有定时要求的VBR 业务）。 不支持连接参数的协商，只能是发送者给出连接参数，接收者选择接受或拒绝。 不支持VP 相关信令，必须通过其他机制如VP Tunneling 才能支持虚拟端口（多用户复用一个端口）。 信令固定使用（VPI=0，VCI

42、=5）的VC（Virtual Channel），该VC 为PVC（Permanent Virtual Channel）。 支持错误恢复。 支持端到端的兼容性参数，包括连接的AAL 类别、数据封装方式等等。（二）Q.2931/2971Q.2931/2971 是ITU 制定的UNI 协议。其中，Q.2931 用于点到点呼叫，Q.2971用于点到多点呼叫。Q.2931/Q.2971 与UNI 3.1 的区别基本上是细节上的，包括：Q.2931/2971 支持ALERTING、PARTY ALERTING 消息；Q.2931/2971 支持NOTIFY 消息，支持Notification identi

43、fier IE，支持End-to-end transit delay IE、OAM Traffic Descriptor IE；Q.2931/2971 支持VP 相关信令；Q.2931/2971 对连接VPI/VCI 的选择是用户、网络共同参与的；Q.2931/2971 对重启SVC 的支持增加了一项“重启动制定VPC 内所有SVC”功能；（三）IISPIISP 是ATM Forum 制定的NNI 协议。它从UNI 3.1 而来，它的信令部分与UNI 3.1 信令基本相同，差别主要在于IISP 增加了一个简单的路由功能。（四）UNI 4.0UNI 4.0 是ATM Forum 制定的UNI 协

44、议。相对于Q.2931/2971，它增加了几项重要的功能：LIJ（Leaf Initiated Join）：叶节点启动加入功能。这样的，对于一个点到多点呼叫，叶节点可以主动向根节点或者网络请求加入该呼叫。支持ABR 功能。支持Anycast 功能。支持流量参数协商。其他一些差别。（五）PNNI 1.0PNNI 1.0 是ATM Forum 制定的NNI 协议。它是建立在UNI 4.0 之上的，它最大的改变就是增加一个功能非常强大的路由功能。它的信令部分与UNI 4.0相似，它不支持LIJ，在其他方面也有一些小差别。PNNI 1.0 提供对UNI3.0/3.1 的完全支持和对UNI4.0 的部分

45、支持，可实现点到点和点到多点连接。 采用分层结构，具有伸缩性，可提供对更大规模网络的支持。 支持分级路由结构。 支持QOS。 支持PVPC/PVCC（Soft PVPC/PVCC）。 提供源路由选择，即由发出请求的交换系统寻找到达目的地的端到端通路。 自动更新网络拓扑信息，提供动态路由功能。 连接失败时可重新计算路由，提供回溯功能和备用路由功能。 可与外部路由域（external routing domains）进行互操作。1.2.4 IMA协议（一）IMA概述MA 的目的是把一个ATM 信元流以信元为基础，反向复用到多个物理连接上来传输，并在远端把这些在不同物理连接上传输的信元流复用成单一的

46、信元流。为了实现IMA 技术，ATM 反向复用技术规范在原有B-ISDN 协议参考模型的基础上定义了一个新的子层，即IMA 子层，该子层位于物理层的传输会聚（TC）子层与ATM 层之间。ATM 反向复用技术规范还定义了对TC子层的修改（IMA 在该层实现）、IMA 管理信息数据库（MIB）目标。当用户接入ATM 网络的速率或两个ATM 网元之间的速率介于两个传统的复用级之间（例如E1 和E3 之间）时，反向复用技术把多个较低速率的连接复用成一个逻辑的较高速率连接，这个较高的速率值近似等于组成反向复用的几个低速率值之和。ATM 反向复用技术包括复用和解复用ATM 信元。完成反向复用和解复用的功能

47、组称为IMA 组。图：IMA组对ATM信元的反向复用和解复用IMA 组在每一个IMA 虚连接的端点处终止。在发送方向上，从ATM 层接收到的信元流以信元为基础，被分配到IMA 组中的多个物理链路上。而在接收端，从不同物理链路上接收到的信元，以信元为基础，被重新组合成与初始信元流一样的信元流。IMA 应达到以下目标： 可用于公用/专用的UNIs、NNIs 和BICIs。 传送一个单一ATM 信元流，该信元流速率介于现有链路速率之间。 适用于在E1 或其他速率接口上传送ATM 信元。 作用在相同的标称链路信元速率的接口上。 在物理链路速率需要增加时提供临时带宽。 对ATM 层和高层信号提供透明传送

48、（包括信元顺序不变、信元格式不变和控制信元时延变化等）。 利用基于信元的复用技术，将单个ATM 信元流变换成多个低速的ATM 信元流，分别在独立的链路上传送，并在远端将这些ATM 信元流恢复成起始的单个ATM 信元。 与我国ATM 物理层规范相兼容（即包括相关的传输MIB 在内的相同的传输会聚子层）。 检测并拒绝时延超过约定的最大时延容限的线路。 在IMA 功能组运行时增加或删除链路。 处理链路故障并自动恢复链路。 支持提供相同链路信元速率的租用线和拨号线路的应用（如ISDN），包括时钟来源不同的链路组。 支持对称和不对称IMA 配置，以及对称和不对称IMA 实际运行。 支持包括CBR 在内的

49、所有ATM 流量/QoS 级别。 当IMA 作用在E1 链路上时，不同的链路产生的传输时延可能不一样，IMA接口应能补偿这种时延差异至少25ms。 当IMA 作用在E1 链路上时，IMA 接口产生的CDV 应最小，以确保整个连接端到端的CDV 小于1ms。 当IMA 作用在E1 链路上时，在考虑随机误码和突发误码的情况下，IMA接口处的信元错误性能应该与单个的E1 链路有可比性。 支持系统与当前网管系统相连。 提供有关IMA 状态的MIB。允许对E1 物理层设备的再利用。（二）IMA实现方法IMA 板是ATM 多业务接入器的一个功能模块，给业务接入器提供N*E1 ATM接口。IMA 方案的总体

50、功能框图如图所示：图：IMA 功能框图1.3 ATM网络的OAM1.3.1 ATM网络OAM的功能范围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。（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

51、实体所发出的控制信号也要及时地传送给受控设备。（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。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，因此层管理也是分层的。1.3.2 OAM等级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），如图所示。其中两级定义在ATM 层上，三级定义在物理层上。这五个等级

52、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。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。一条传输通道由几个数字段组成。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

53、称F1 信息流。图：OAM等级1.3.3 OAM信息流的传送在物理层，OAM 信息流（F1、F2、F3）和传输系统的类型，以及NT1 和NT2中包含的对TB 参考点的监视功能有关。在SDH 中，由SOH（段开销）中的特殊字节传送F1 和F2 流，F3 由传输帧中的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。PL-OAM 信元由信头中特殊的编码组合来区分。这种系统不提供F2 流，但相关的功能由F3 支持。这些信元仅仅在物理层有效，它们不送到ATM 层去。在ATM 层（F4、F5），专门的信元用来实现VC

54、 和VP 维护，这些信元在管理平面的同层内传输OAM 信息。F4 和F5 流均分为两类：1) 端到端流，用于端到端VPC 或VCC 工作通信。2) 段流，用于一段链路范围内的VPC 或VCC 工作通信，也可用于多段互连的链路，但它们必须同在一个管理或组织的控制之下，F4 和F5 流只能在VPC/VCC 的终点或结束一段VPC/VCC 的连接点处终止。第2章 帧中继技术2.1 帧中继基础概念2.1.1 帧中继概述帧中继业务是在用户-网络接口(UNI)之间提供用户信息流的双向传送，并保持原顺序不变的一种承载业务。用户信息流以帧为单位在网络内传送，用户-网络接口之间以虚电路进行连接，对用户信息流进行统计复用。帧中继网络提供的业务有两种：永久虚电路和交换虚电路。永久虚电路是指在帧中继终端用户之间建立固定的虚电路连接，并在其上提供数据传送业务。交换虚电路是指在数据传送前，两个帧中继终端用户之间通过呼叫建立虚电路连接，网络在建好的虚电路上提供数据信息的传送服务，终端用户