现代交换原理第8章2ATM信元传送处理ppt课件

1、8.4 ATM信元传送处理,1. 误码处理-HEC信头检验. 信元最后一个字节设置为HEC字段，它的功能是检测多比特错误，纠正单比特错误。 HEC是利用生成多项式(x8+x2+x+1)对信头前4个字节进行除法运算，将其余数与01010101模2加后所得到的值。 在接收端，利用这一算法即可检测出多比特误码，纠正单比特误码,2.信元定界,信元定界就是在比特流中确定一个信元的开始。 信元定界的方法是基于信头的前4个字节与HEC字段的关系来设计的。 如果在比特流中连续的5个字节满足HEC字段产生的算法，即认为是某个信元的开始,3.信道填充-空闲信元(idle cell,信元速率耦合即速度匹配功能。 为

2、了使信元流适应于物理介质上传输的比特率。 空信元在发送端插入和在接收端删除称为信元速率耦合。 空信元由信头的标准模式确定。 空信元净荷域中的每个字节都用01101010填充,空信元的格式,ATM传输通道可分割成若干个逻辑子信道 ，为便于应用和管理，逻辑子信道可按两个等级来划分： 虚通道（VP-Virtual Path） 虚信道（VC-Virtual Channel,4. 面向连接的工作方式,1) 传输通路：它是网络部件的延伸和扩展，它汇集和分解传输系统的有效负载，属于物理层。(2) 虚信道(VC- virtual channel)：用于描述ATM信元单向传送的一个概念，信元与一个唯一的虚信道标

3、识符(VCI)相联系。(3) 虚通道(VP- virtual path )：用于描述虚通道的ATM信元单向传输的一个概念，VC和VP都属于ATM层。很显然，VC包含于VP之中,向北京方向（用VPI = 1标识）的3个通信，两个是数据通信，一个是电话通信（分别用VCI = 4、5、6标识） 向广州方向（用VPI = 2标识）的2个通信，一个是视频通信，一个是电话通信（分别用VCI = 5、6标识,4) 虚信道链路：在两个顺序的ATM实体间单向传送ATM信元的能力，在ATM实体处转换VCI值。(5) 虚通路链路：类似于虚信道链路。(6) 虚信道连接(VCC)：VC链路的一个连接。(7) 虚通道连接

4、(VPC)：VP链路的一个连接,VCC（Virtual Channel Connection）是VCC端点之间的VC级端到端的连接，由多条VC链路串接而成，VCI（虚信道标识）用来识别一条VC。 VPC（Virtual Path Connection）是VPC端点之间的VP级端到端的连接，由多条VP链路串接而成，VPI（虚通道标识）用来识别一条VP。 VCC端点（VCC Endpoint）是VCC的起点和终点，是ATM层及其上层交换信元净荷的地方，也就是信息产生的源点和被传送的目的点。VPC端点（VPC endpoint）是VPC的起点和终点，是VCI产生，变换或终止的地方,一个具体的VPI/

5、VCI只是表示相邻网络节点(ATM交换机)之间信元的逻辑通路。 一个终端设备到另一个终端设备之间信元的虚连接，可能是由多个不同的VPI/VCI所表示的逻辑通路通过网络节点连接起来的。 所以信元在通过网络节点时，VPI/VCI可能要发生变化，即网络节点要将输入端口信元信头中的VPI/VCI转换成相应输出端口的VPI/VCI,5 . VPI/VCI交换,VP 交换,又称交叉连接 (cross-connect)，相应的设备称为交叉连接设备 只提供 VP 连接的交换，实现输入VPI值到输出VPI值的映射 被交换的VPC中所包含的所有VCC被作为整体被交换,VP交换是指仅变换VPI值而不改变VCI值的交

6、换，即只进行虚通道的交换，虚通道里面的虚信道并不进行交换,这种逐跳转发被称为信元转发,虚信道连接 (VCC,虚通道连接(VPC,VP交换,VC交换,VC交换,NNI,NNI,VPI = 2VCI = 44,VPI = 1VCI = 1,VPI = 26VCI = 44,VPI = 20VCI = 30,UNI,UNI,VC 交换,VC 交换功能涵盖了 VP 交换 提供不同 VPC 中各 VCC 之间的信息交换 实现输入 VPI/VCI 值到输出 VPI/VCI 值的映射,VC交换是指VPI值与VCI值都要进行改变的交换。因为虚信道是按照虚通道来划分的，当虚信道交换时，其所属的虚通道也要进行交换

7、，即虚通道和虚信道都要进行交换,属于同一虚信道的信元群，拥有相同的虚信道标识号(VCI). 属于同一虚通道的不同虚信道的信元群，拥有相同的虚通道标识符(VPC,当发送端要和接收端通信时，发送端先发送要求连接的控制信号，接收端收到该信号并同意建立后，一个虚电路被建立起来，用VPI和VCI表示,虚电路建立后，需要传送的信息被分割成套53字节的信元，经网络传送到对方。 在虚电路中，相邻两个交换点间信元的VCI，VPI值保持不变，此两点间形成一VC链路，一串VC链路相连形成VC连接VCC。 相应的，VP链路和VP连接也可以类似的方式形成,ATM连接的建立过程。在源ATM端点与目的ATM端点进行通信前的

8、连接建立过程，实际上就是在这两个端点间的各段传输通道上，找寻空闲VC链路和VP链路，分配VCI与VPI，建立相应VCC与VPC的过程,ATM物理连接 虚信道连接(VCC,虚通道 (VP)包括多条VC,虚信道连接 (VCC)包括多条VP,虚信道(VC)ATM端节点之间的 逻辑通路,虚信道 (VC,虚信道 (VC,E3OC?2,虚通道 (VP,虚通道(VP,连接标识 = VPI/VCI,ATM虚连接建立的方式有两种方式： 永久虚连接（PVC：Permanent Virtual Connection） 交换虚连接（SVC：Switching Virtual Connection） PVC是由管理面控

9、制建立的永久和半永久连接，用户在传送信息前不需要建立过程。 SVC是由信令控制建立的连接，用户在传送信息前要建立连接，信息传送完毕则拆除虚连接。 VPC 和 VCC 都可有PVC和SVC的虚连接,1) 永久虚电路 (PVC,永久VCC(VPC)、半永久VCC(VPC) 不是通过 信令建立连接，所以属于管理面的连接,VPI/VCI 表由操作员人工维护,A,B,D,C,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,33,3,02,2,15,3,14,1,64,3,29,3,29,1,64,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,29,3,45,2,

10、52,4,15,1,64,3,29,3,29,1,64,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,45,2,16,2,52,1,29,1,64,3,29,3,29,1,64,29,52,10,16,15,45,14,43,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,16,2,43,3,14,4,10,1,64,3,29,3,29,1,64,1,2,4,2,3,3,2,4,1,2,3,3,1,2) 交换虚电路 (SVC,通过信令建立连接，属于控制面的连接,通过信令动态建立连接,B,D,1,2,4,1,3,3,2,4,1,2,UNISignalin

11、g,NNISignaling,C,A,3,1,3,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,29,3,45,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,45,2,16,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,16,2,43,输入,输出,Port,VPI/VCI,Port,VPI/VCI,1,33,3,02,ATM信令,UNI = 用户到网络接口 NNI = 网络到网络接口 信元头内容根据对话对象的不同而变化,公共 UNIB-ICI,UNI,NNI,NNI,NNI,ATM公网,ATM私网,B-ISDN,8.5.1 信元

12、交换的过程 ATM是一个面向连接型的网络。 当两个终端连接建立的时候，根据信令信息以及网络运行情况，在该连接中的每个交换节点上建立转发表。该转发表包含输入端口号、输出端口号。 在输入端口或者输出端口中，不同的信元流有不同的VCI/VPI值转换。 当某一个信元进入交换模块时，交换模块通过识别信元信头的VCI/VPI，查找转发表，找出对应的输出端口以及输出信元的VCI/VPI值，将输入信元的VCI/VPI值改变为相应输出信元的VCI/VPI值，并控制交换网络将信元交换到对应的输出线上,8.5 ATM交换机,1 ATM交换的基本原理,ATM交换是指ATM信元从输入端的逻辑信道到输出端的逻辑信道的消息

13、传递。输出信道的确定是根据连接建立信令的要求在众多的输出信道中进行选择来完成的。 ATM逻辑信道具有两个特征： 物理端口（线路）编号 VP与VC标识符 为了提供交换功能，输入物理端口必须与输出物理端口相关联；输入VPI/VCI与输出的VPI/VCI相关。 ATM交换系统执行三种基本功能：信头翻译、路由选择和排队,ATM交换机从一个端口处接收带有头部VPI/VCI标识的信元, 并根据信元中VPI和VCI字段值检查交换匹配表,确定输出端口, 并对输出信元的VPI/VCI字段重新设置,然后将信元发送至输出端口。 ATM交换包括虚路径交换和虚信道交换,信头变换： 信头变换主要是指VPI/VCI值的变换

14、，即入VPI/VCI变换为出VPI/VCI。VPI/VCI的变换体现了信元交换的重要概念，意味着入线上某逻辑信道中的信息被传送到出线上的另一逻辑信道中去。为了实现信头变换，应建立翻译表。 选路： 选路表示任一入线的信息可被交换到任一出线，具有空间交换的特征。信头变换加上选路功能，才能实现ATM交换结构的交换功能。这也就是说，在翻译表中从入线的VPI/VCI应能查到出线号码以及新的VPI/VCI值。这些是在连接建立阶段写入的。 排队： 由于是统计复用的异步时分交换，在连接建立后的传送信息阶段，经常会发生在同一时刻有多个信元争抢公用资源的情况，例如争抢出线或交换结构中的内部链路。因此，ATM交换系

15、统需要有排队功能，以免在发生资源争抢时丢失信元,2.ATM 交换的基本功能,时间交换、 空间交换、 信元头交换（翻译） 排队功能,1)时分交换功能入线上某逻辑信道中的信息被交换到出线上另一个逻辑信道. 是逻辑信道（VP/VC）的交换（而不是固定帧时隙） 2)空分交换功能将信息从一条物理入线交换到到另一条物理出线上. 空分交换中的关键问题路由选择（routing,3)信元头交换（翻译）一个逻辑 ATM 信道上的信元被交换到另一个逻辑 ATM 信道上时，其输入信元头的值将会被翻译成一个与输出逻辑 ATM 信道相对应的信元头输出值,ATM交换,ATM 交换机翻译 VPI/VCI值 每个接口的VPI/

16、VCI值唯一,45,29,64,29,29,45,64,29,1,2,1,3,45,29,29,64,2,1,3,1,VPI/VCI,端口,VPI/VCI,端口,输入,输出,竞争问题存在多个逻辑信道竞争物理出线上同一时间片的情况，信元对这些资源的竞争, 必须对信元进行排队，在时间上将各信元分开, 必须引入排队机制来解决竞争问题。 4) 排队功能ATM 交换的一个重要功能,队列的溢出会引起信元丢失，信元排队是产生交换时延和时延抖动的主要原因。 排队机制对ATM交换机性能有着决定性的影响,ATM交换机中的排队策略,排队策略或称缓冲策略，根据缓冲器所在的位置，可以将缓冲策略分为外部缓冲和内部缓冲两种方式。 1) 外部缓冲 外部缓冲指缓冲器不是设置在交换结构的内部，主要有输入缓冲、输出缓冲、输入与