第6章综合业务数字网3

1、通信专业职业水平考试辅导通信专业职业水平考试辅导太原理工大学 王华奎 教授2/54l众所周知，通信网的两个重要组成部分是传输系统众所周知，通信网的两个重要组成部分是传输系统和交换系统。当一种网络的和交换系统。当一种网络的传输系统和交换系统都传输系统和交换系统都采用数字系统时，就称为综合数字网采用数字系统时，就称为综合数字网（Integrated Digital Network，IDN）。）。这里的这里的“综合综合”是指将是指将“数字链路数字链路”和和“数字结点数字结点”合在一个网络中。合在一个网络中。如如果将各种不同的业务信息经数字化后都在同一个网果将各种不同的业务信息经数字化后都在同一个网络

2、中传送，这就是综合业务数字网（络中传送，这就是综合业务数字网（Integrated Services Digital Network，ISDN）。）。这里的这里的“综合综合”既指既指“综合业务综合业务”，也指，也指“综合数字网综合数字网”。3/541. ISDN的由来的由来 (1) 综合数字网综合数字网( IDN) IDN是以是以64kbit/s的的PCM信道为基础，把数字时分电话交换信道为基础，把数字时分电话交换和数字时分复用传输综合起来的数字电话网。和数字时分复用传输综合起来的数字电话网。 IDN实现从本地交换节点至另一端本地交换节点间的数字连实现从本地交换节点至另一端本地交换节点间的数字

3、连接，但并不涉及用户接续到网络的方式，接，但并不涉及用户接续到网络的方式，IDN概念示意图如概念示意图如图图6-1所示。所示。图图6-1 IDN示意图示意图4/54图图6-2 IDN通信网通信网5/54l IDN的缺点的缺点1. 经济性差：各种网络互不兼容，终端和接入设备专经济性差：各种网络互不兼容，终端和接入设备专用，增加用户投资；用，增加用户投资；2. 效率低：专网专用，难以互通，资源利用率低效率低：专网专用，难以互通，资源利用率低;3. 用户使用不方便：各种网络标准不同、号码不同、用户使用不方便：各种网络标准不同、号码不同、接入过程不同；接入过程不同；4. 管理复杂：不同网络由不同的网络

4、管理部门管理，管理复杂：不同网络由不同的网络管理部门管理，增加业务困难。增加业务困难。l 为了克服为了克服IDN的上述缺点，必须从根本上改变网络的上述缺点，必须从根本上改变网络的分立状况，用一个单一的网络来提供各种不同类的分立状况，用一个单一的网络来提供各种不同类型的业务，由此发展了综合业务数字网型的业务，由此发展了综合业务数字网(ISDN )。6/54(2) ISDN 1984年年CCITT通过了通过了I系列建议书，系列建议书，对综合业务数字对综合业务数字网网ISDN的定义为：的定义为：“ISDN是由电话是由电话IDN发展起来的发展起来的一个网络，它提供端到端的数字连接以支持广泛的服一个网络

5、，它提供端到端的数字连接以支持广泛的服务，包括声音和非声音的，用户的接入是通过有限的务，包括声音和非声音的，用户的接入是通过有限的多用途用户网络接口标准实现的多用途用户网络接口标准实现的”。ISDN定义强调定义强调的要点是：的要点是： ISDN是以电话是以电话IDN为基础发展起来的通信网；为基础发展起来的通信网； ISDN支持各种电话和非电话业务，包括话音、数据传支持各种电话和非电话业务，包括话音、数据传输、可视图文、智能电报、遥测和告警等业务；输、可视图文、智能电报、遥测和告警等业务； 提供开放的标准接口；提供开放的标准接口； 用户通过端到端的共路信令，实现灵活的智能控制。用户通过端到端的共

6、路信令，实现灵活的智能控制。7/548/54用户信息用户信息用户信息用户信息ISDN交换机交换机ISDN交换机交换机终终端端分组交换能力分组交换能力电路交换能力电路交换能力无交换连接能力无交换连接能力公共信道信令能力公共信道信令能力终终端端用户用户信令用户用户信令用户网络信令用户网络信令用户网络信令用户网络信令ISDN网络网络图图6-4 ISDN的组成示意图的组成示意图9/54lISDN包含了七个主要功能：包含了七个主要功能： (1) 本地连接功能；本地连接功能； (2) 64kbit/s电路交换功能；电路交换功能； (3) 64kbit/s专线功能；专线功能； (4) 中髙速电路交换功能；中

7、髙速电路交换功能； (5) 分组交换功能；分组交换功能； (6) 中髙速专线功能；中髙速专线功能； (7) 公共信道信令功能。公共信道信令功能。10/54 (1) 端到端的数字连接端到端的数字连接 在在ISDN中，所有语音、数据和图像等信号都以数中，所有语音、数据和图像等信号都以数字形式进行传输和交换。这些信号都要在终端设字形式进行传输和交换。这些信号都要在终端设备中转换成数字信号，然后通过数字信道将信号备中转换成数字信号，然后通过数字信道将信号送到送到ISDN交换机，将这些数字信号交换、传输到交换机，将这些数字信号交换、传输到目的端的终端设备。整个过程中，所有的信号都目的端的终端设备。整个过

8、程中，所有的信号都以数字形式进行传输和交换。如图以数字形式进行传输和交换。如图6-5所示。所示。图图6-5 端到端的数字连接端到端的数字连接11/54(2) 综合的业务综合的业务 ISDN支持包括话音、数据、文字、图像在内的各支持包括话音、数据、文字、图像在内的各种综合业务。任何形式的原始信号，只要能够转种综合业务。任何形式的原始信号，只要能够转变成数字信号，都可以利用变成数字信号，都可以利用ISDN来进行传送和交来进行传送和交换，实现用户之间的通信。换，实现用户之间的通信。ISDN的业务不仅覆盖的业务不仅覆盖了现有各种通信网的全部业务，而且包括了多种了现有各种通信网的全部业务，而且包括了多种

9、多样的新型业务。多样的新型业务。12/54(3) 标准的用户一网络接口标准的用户一网络接口 标准化、多用途的用户标准化、多用途的用户网络接口是网络接口是ISDN的关键。的关键。为保证为保证ISDN用户用户网络接口的通用性，网络接口的通用性，ITU建议建议了几种接口的标准，对于接口上的信道速率、信了几种接口的标准，对于接口上的信道速率、信道组成、插头插座的形状、控制信号格式及通信道组成、插头插座的形状、控制信号格式及通信过程等都有明确的规定。接口标准化促成终端设过程等都有明确的规定。接口标准化促成终端设备的可携性，使不同业务类型、不同厂家生产的备的可携性，使不同业务类型、不同厂家生产的设备都可以

10、按照这些设备都可以按照这些ISDN标准连接，方便地接入标准连接，方便地接入网络。同时，接口的标准化还简化了网络的管理网络。同时，接口的标准化还简化了网络的管理工作，网络不再关心在一个接口上使用的是哪种工作，网络不再关心在一个接口上使用的是哪种类型的终端设备，只管理类型的终端设备，只管理“接口接口”本身。本身。13/54l国际电信联盟电信标准化组织（国际电信联盟电信标准化组织（ITU-T）关于）关于ISDN协议的描述见下表。协议的描述见下表。协议系列协议系列协议的用途协议的用途E这些协议为建议的这些协议为建议的ISDN电话网络标准。如，电话网络标准。如，E.146协议描述协议描述了了ISDN的国

11、际地址。的国际地址。I这些协议主要涉及概念、术语和一般的方法。这些协议主要涉及概念、术语和一般的方法。I.100系列包系列包括了括了ISDN的基本概念和其他的基本概念和其他I系列建议的结构；系列建议的结构；I.200系列涉系列涉及有关及有关ISDN服务的方面；服务的方面；I.300系列描述了网络结构和运行；系列描述了网络结构和运行；I.400系列描述了用户系列描述了用户-网络接口特性；网络接口特性；I.600系列描述了维护系列描述了维护原则以及操作和其他特性。原则以及操作和其他特性。Q这些协议覆盖了有关交换和信令的运行部分。这些协议覆盖了有关交换和信令的运行部分。 “信令信令”在在这里的意思是

12、指呼叫设置的处理。这里的意思是指呼叫设置的处理。Q.921描述了描述了ISDN D信道信道上链路访问规程上链路访问规程(LAPD)的数据链路进程，类似于的数据链路进程，类似于OSI模型模型的第的第2层功能。层功能。Q.931制定了制定了OSI参考模型的第参考模型的第3层功能。层功能。14/54lISDN协议的结构模型协议的结构模型 该模型基于该模型基于OSI模型，模型，ITU-T为为ISDN协议设协议设计了一个立体的结构计了一个立体的结构模型，如图模型，如图6-6所示。所示。这个模型包含了一个这个模型包含了一个ISDN终端或网络节点终端或网络节点所包含的全部协议。所包含的全部协议。图图6-6

13、ISDN的结构模型的结构模型15l 该模型由该模型由3个平面组成，对应个平面组成，对应3种不同类型的信息种不同类型的信息:(1) 控制平面控制平面(C)，是关于控制信令的协议，它覆盖了，是关于控制信令的协议，它覆盖了所有对呼叫和到网络性能的控制，共分所有对呼叫和到网络性能的控制，共分7层。层。(2) 用户平面用户平面(U)，是关于用户信息的协议，它覆盖了，是关于用户信息的协议，它覆盖了在用户信息传送信道上实行数据交换的全部规则，在用户信息传送信道上实行数据交换的全部规则，也分也分7层。层。(3) 管理平面管理平面(M)，是关于终端或，是关于终端或ISDN节点内部操作节点内部操作功能的规则，不分

14、层。功能的规则，不分层。 一般说来，一般说来， C平面和平面和U平面都可以通过原语和平面都可以通过原语和M平面进行通信，由平面进行通信，由M平面中的管理实体协调平面中的管理实体协调C和和U之间的动作。之间的动作。 C和和U之间不直接通信。之间不直接通信。16l用户用户网络接口协议网络接口协议 用户终端设备和网络间的控制协议结构如图用户终端设备和网络间的控制协议结构如图6-7所所示。该接口上的信道主要有两类：示。该接口上的信道主要有两类：B信道和信道和D信道信道图图6-7 用户网络接口协议结构用户网络接口协议结构17l在第在第1层上，因为层上，因为B信道和信道和D信道复用在同一个物理信道复用在同

15、一个物理传输媒体上，所以这两种信道使用相同的协议：传输媒体上，所以这两种信道使用相同的协议：ITU-T的的I.430和和I.431建议分别是基本速率接口和一建议分别是基本速率接口和一次群速率接口的第次群速率接口的第1层协议。层协议。l第第2层向上，层向上，B信道和信道和D信道开始使用不同的协议。信道开始使用不同的协议。l第第3层的协议和层的协议和D信道上传送的信息种类有关：呼信道上传送的信息种类有关：呼叫控制信令协议是叫控制信令协议是I.451 分组数据使用分组数据使用X.25第第3级协级协议。议。 D信道的高层信道的高层(47层层)可能会有一些提供端到可能会有一些提供端到端用户信令的功能，具

16、体协议有待进一步确定。端用户信令的功能，具体协议有待进一步确定。18/54lISDN的一般结构如图的一般结构如图6-8所示。它由用户网络、局所示。它由用户网络、局域网络和传输网络三部分组成。域网络和传输网络三部分组成。图图6-8 ISDN的网络结构的网络结构19/54(1) 用户网络：用户所在地的设备及接口，如终端设用户网络：用户所在地的设备及接口，如终端设备备TE、终端适配器、终端适配器TA、网络终接设备、网络终接设备NT等。等。(2) 局域网络：包括一个本地交换机（即用户环路）局域网络：包括一个本地交换机（即用户环路）内放置的一组设备，其中有网络终端内放置的一组设备，其中有网络终端NT和线

17、路和线路终端终端LT的传输系统，远端复用和分接器（集中的传输系统，远端复用和分接器（集中器）及交换单元。一个器）及交换单元。一个ISDN业务局，它由本地业务局，它由本地交换机和相关的其他设备构成。交换机和相关的其他设备构成。(3) 传输网络：包括各种功能的传输网络，即窄带传传输网络：包括各种功能的传输网络，即窄带传输网、宽带传输网、公共信令传输网以及分组交输网、宽带传输网、公共信令传输网以及分组交换网等。换网等。64kbit/s 电路交换连接的是电路交换连接的是ISDN的基本的基本功能，此外，还有功能，此外，还有 384kbit/s 的中速电路交换功的中速电路交换功能及大于能及大于1.5Mbi

18、t/s 的高速电路交换功能。的高速电路交换功能。20/54l图图6-9给出给出ISDN用户用户/网络接口的参考配置。网络接口的参考配置。参考配参考配置是指用参考点和功能群的概念规定了置是指用参考点和功能群的概念规定了ISDN用户系用户系统的标准结构，是制定统的标准结构，是制定ISDN用户出入口的根据。用户出入口的根据。TE2TE1TANT2NT1LTET用户侧传输线交换局侧RSTUVR，S，T，U，V：ISDN 参考点 TE1，TE2：终端设备TA：终端适配器 L T：线路终端 ET：交换终端NT1，NT2：网络终端图图6-9 ISDN用户网络接口的参考配置用户网络接口的参考配置21(1) 基

19、本速率接口基本速率接口BRI(Basic Rate Interface)信道结构：信道结构：(2BD)B：64kb/s D：16kb/s净速率：净速率：2BD264kb/s16kb/s=144kb/s实际速率净速率控制信息实际速率净速率控制信息U接口接口160kb/s S/T接口接口192kb/s(2) 一次群速率接口一次群速率接口PRI(Primary Rate Interface)信道结构：信道结构：(30BD)或或(23BD)B：64kb/s D：64kb/s净速率：净速率：30BD1984kb/s 23BD1536kb/sT/U接口接口实际速率净速率控制信息实际速率净速率控制信息 30

20、BD2048kb/s 23BD1544kb/s22BRIDB1B2PRIDB1B30基本速率数字管道，基本速率数字管道，144kbps一次群速率一次群速率数字管道，数字管道，2Mbps23lISDN具有多种能力，用以承载不同的业务：具有多种能力，用以承载不同的业务： (1) 电路交换能力；电路交换能力； (2) 分组交换能力；分组交换能力； (3)无交换连接能力；无交换连接能力； (4) 公共信道信令能力。公共信道信令能力。lISDN具有具有3种不同的信令种不同的信令： (1) 用户网络信令；用户网络信令； (2) 网络内部信令网络内部信令； (3) 用户用户信令用户用户信令。24l 信道是提

21、供业务用的传输通道，它表示接口信息传送信道是提供业务用的传输通道，它表示接口信息传送能力。能力。 ISDN的信道可以分成以下几种类型。的信道可以分成以下几种类型。(1) B信道：用于传送用户信息，传输速率为信道：用于传送用户信息，传输速率为64kbit/s。B信道上可以建立三种类型的连接：电路交换连接、分信道上可以建立三种类型的连接：电路交换连接、分组交换连接、半固定连接组交换连接、半固定连接(等效于租用电路等效于租用电路)。(2) D信道：速率为是信道：速率为是16kbit/s或或64kbit/s，它有两个用途：，它有两个用途：它可以传送公共信道信令，而这些信令用来控制同它可以传送公共信道信

22、令，而这些信令用来控制同一接口上的一接口上的B信道上的呼叫；信道上的呼叫；当没有信令信息需要当没有信令信息需要传送时，传送时，D信道可用来传送分组数据或低速的遥控、信道可用来传送分组数据或低速的遥控、遥测数据。遥测数据。(3) H信道：用于传送高速的用户信息，如高速传真、图信道：用于传送高速的用户信息，如高速传真、图像、高速数据、高质量音响及分组交换信息等。像、高速数据、高质量音响及分组交换信息等。25l CCITT只规定了两种用户只规定了两种用户/网络接口，即基本速率网络接口，即基本速率接口和基群速率接口。接口和基群速率接口。(1) 基本速率接口基本速率接口 该接口是把现有电话网的普通用户线

23、作为该接口是把现有电话网的普通用户线作为ISDN用用户线而规定的接口，是户线而规定的接口，是ISDN最基本的用户最基本的用户/网络网络接口。它由两个传输速率为接口。它由两个传输速率为64kbit/s的的B通道和一通道和一个传输速率为个传输速率为16kbit/s的的D通道构成，通常称为通道构成，通常称为2B+D。其中一个。其中一个B通道用来传送电话，另一个通道用来传送电话，另一个B通道用来传送数据或传真，通道用来传送数据或传真，D通道用来传送信令通道用来传送信令或分组数据信息。或分组数据信息。基本速率接口主要用于一般基本速率接口主要用于一般ISDN用户，可接一般用户终端及办公室设备等。用户，可接

24、一般用户终端及办公室设备等。26(2) 一次群速率接口一次群速率接口 由多个由多个B通道和通道和D通道组合或者由通道组合或者由H通道和通道和B通道通道组合构成基群速率接口。基群速率接口主要用于组合构成基群速率接口。基群速率接口主要用于专用用户交换机专用用户交换机(PBX)用户及主机接入用户及主机接入ISDN。基。基群的传输速率在日本和美国为群的传输速率在日本和美国为1544kbit/s，在中国，在中国和西欧等国为和西欧等国为2048kbit/s。考虑到基群中所要控制。考虑到基群中所要控制的信道数量比较大，所以规定基群中的的信道数量比较大，所以规定基群中的D信道的信道的传输速率为传输速率为64k

25、bit/s。27/54l窄带窄带ISDN（N-ISDN）是一种试图以数字系统代替）是一种试图以数字系统代替模拟电话系统的巨大尝试，这种数字系统既要能适模拟电话系统的巨大尝试，这种数字系统既要能适应于话音通信，又要能适应于非话音通信。由于基应于话音通信，又要能适应于非话音通信。由于基本速率的接口标准已在世界范围内达成了一致，所本速率的接口标准已在世界范围内达成了一致，所以人们以为这将导致对以人们以为这将导致对ISDN设备的大量需求，因设备的大量需求，因此会出现大规模生产、规模经济以及廉价的此会出现大规模生产、规模经济以及廉价的VLSI ISDN芯片。不幸的是，这一标准化过程花了许多芯片。不幸的是

26、，这一标准化过程花了许多时间，而这一领域内的技术发展非常迅速，因此当时间，而这一领域内的技术发展非常迅速，因此当标准最终制定出来时，它已经过时了。标准最终制定出来时，它已经过时了。28/54l 前述前述N-ISDN能够提供能够提供2Mbit/s以下数字综合业务，以下数字综合业务，具有较好的经济和实用价值。但在当时（即具有较好的经济和实用价值。但在当时（即20世世纪纪80年代），鉴于技术能力与业务需求的限制，年代），鉴于技术能力与业务需求的限制，N-ISDN存在以下局限性：存在以下局限性：(1)信息传送速率有限，用户网络接口速率局限于信息传送速率有限，用户网络接口速率局限于2048kbit/s或

27、或1544kbit/s以内，无法实现电视业务和以内，无法实现电视业务和高速数据业务，难以提供更新的业务。高速数据业务，难以提供更新的业务。(2)其基础是其基础是IDN，所支持的业务主要是，所支持的业务主要是64kbit/s的电的电路交换业务，对技术发展的适应性很差。路交换业务，对技术发展的适应性很差。29/54(3) N-ISDN的综合是不完全的。虽然它综合了分组的综合是不完全的。虽然它综合了分组交换业务，但这种综合只是在用户入网接口上实交换业务，但这种综合只是在用户入网接口上实现，在网络内部仍由分开的电路交换和分组交换现，在网络内部仍由分开的电路交换和分组交换实体来提供不同的业务。即在交换和

28、传输层次，实体来提供不同的业务。即在交换和传输层次，并没有很好地利用分组业务对于不同速率、变比并没有很好地利用分组业务对于不同速率、变比特率业务灵活支持的特性。特率业务灵活支持的特性。(4) N-ISDN只能支持话音及低速的非话音业务，不只能支持话音及低速的非话音业务，不能支持不同传输要求的多媒体业务，能支持不同传输要求的多媒体业务，同时整个网同时整个网络的管理和控制是基于电路交换的，使得其功能络的管理和控制是基于电路交换的，使得其功能简单，无法适应宽带业务的要求。简单，无法适应宽带业务的要求。30/54l所以需要一种以高效、高质量支持各种业务的，不所以需要一种以高效、高质量支持各种业务的，不

29、由现有网络演变而成，由现有网络演变而成，采用崭新的传输方式、交换采用崭新的传输方式、交换方式、用户接入方式以及网络协议的宽带通信网，方式、用户接入方式以及网络协议的宽带通信网，以提供高于以提供高于PCM一次群速率的传输信道，能够适一次群速率的传输信道，能够适应从速率最低的遥测遥控应从速率最低的遥测遥控(十几十几bit/s到几十到几十bit/s )，到高清晰度电视到高清晰度电视HDTV(100Mbit/s150Mbit/s)或近或近Gbit/s的宽带信息检索业务，都以同样的方式在网的宽带信息检索业务，都以同样的方式在网络中传送和交换，共享网络资源。同时与提供同样络中传送和交换，共享网络资源。同时

30、与提供同样业务的其他网络相比，它的生产、运行和维护费用业务的其他网络相比，它的生产、运行和维护费用都比较低廉，当时都比较低廉，当时CCITT将这种网络定名为宽带将这种网络定名为宽带ISDN或称或称B-ISDN 。31/54l要形成要形成B-ISDN，其技术的核心是高效的传输、交，其技术的核心是高效的传输、交换和复用技术。人们在研究分析了各种电路交换和换和复用技术。人们在研究分析了各种电路交换和分组交换技术之后，认为快速分组交换是唯一可行分组交换技术之后，认为快速分组交换是唯一可行的技术。国际电联的技术。国际电联(ITU-T)于于1988年把它正式命名年把它正式命名为为ATM(Asynchron

31、ous Transfer Mode )，并推荐为，并推荐为B-ISDN的信息传递模式，称为的信息传递模式，称为“异步传递方式异步传递方式” 。ITU-T在在I.113建议中定义：建议中定义：ATM是一种传递模式，是一种传递模式，在这一模式中，信息被组成信元在这一模式中，信息被组成信元(Cell)；“异步异步”是指发时钟和收时钟之间容许是指发时钟和收时钟之间容许“异步运行异步运行”，其差，其差别用插入别用插入/ /取消信元的方式去调整；取消信元的方式去调整；“传传递递模式模式”是指信息在网络中包括了传输和交换两种方式。是指信息在网络中包括了传输和交换两种方式。32/54(1)可以实现网络业务的完

32、全综合化可以实现网络业务的完全综合化 在采用在采用ATM技术的技术的B-ISDN中，不仅可以在用户中，不仅可以在用户网络接口上实现物理线路的综合化，而且在网络网络接口上实现物理线路的综合化，而且在网络内部采用同一交换方式实现不同类型、不同速率内部采用同一交换方式实现不同类型、不同速率的信息交换，通过有效地均衡各种业务所需要的的信息交换，通过有效地均衡各种业务所需要的通信带宽，达到支持多媒体通信所需要的多种多通信带宽，达到支持多媒体通信所需要的多种多样的通信速率。样的通信速率。(2)支持高速率的用户信息传输支持高速率的用户信息传输 B-ISDN用户网络接口上用户的最高通信速率可用户网络接口上用户

33、的最高通信速率可以达到以达到155Mbit/s或或622Mbit/s，是，是N-ISDN的的100倍倍以上，可以提供如以上，可以提供如HDTV的高速图像业务。的高速图像业务。33/54(3) 能提供丰富多彩的通信业务能提供丰富多彩的通信业务N-ISDN主要提供点对点的双向通信（交互通信）主要提供点对点的双向通信（交互通信）业务，业务，B-ISDN除提供交互通信业务外，还提供分除提供交互通信业务外，还提供分配型业务，如电视广播、视频点播配型业务，如电视广播、视频点播(VOD)等。等。(4) 传输及处理的成本低传输及处理的成本低ATM网络得到高速大容量的同步光纤网网络得到高速大容量的同步光纤网(S

34、ONET)或同步数字系列或同步数字系列(SDH)的支持。采用光传输方式，的支持。采用光传输方式，不仅可提供巨大的传输容量，而且可利用波分复不仅可提供巨大的传输容量，而且可利用波分复用用(WDM)技术，使同一根光纤上传输的容量成倍技术，使同一根光纤上传输的容量成倍增加，使得相同容量的光纤传输系统比铜线传输增加，使得相同容量的光纤传输系统比铜线传输系统成本低得多。系统成本低得多。34/541. ATM的基本概念的基本概念 人们习惯上把电信网分为传输、复用、交换、终端人们习惯上把电信网分为传输、复用、交换、终端等几个部分，其中除终端以外的传输、复用和交换等几个部分，其中除终端以外的传输、复用和交换三

35、个部分合起来统称为传递方式三个部分合起来统称为传递方式(也叫转移模式也叫转移模式)。目前应用的传递方式可分为两种：目前应用的传递方式可分为两种： 同步传递方式同步传递方式(STM)：主要特征是采用时分复用，主要特征是采用时分复用，各路信号都是按一定时间间隔周期性出现，接收端各路信号都是按一定时间间隔周期性出现，接收端可根据时间（或者说靠位置）识别每路信号。可根据时间（或者说靠位置）识别每路信号。 异步传递方式异步传递方式(ATM)：采用统计时分复用，各路信采用统计时分复用，各路信号不是按照一定时间间隔周期性地出现，接收端要号不是按照一定时间间隔周期性地出现，接收端要根据标志识别每路信号。根据标

36、志识别每路信号。35/54lATM的定义：的定义：ATM是一种传递模式，在这种模式是一种传递模式，在这种模式中，信息被分成信元来传递，而包含同一用户信息中，信息被分成信元来传递，而包含同一用户信息的信元不需要在传输链路上周期性地出现。因此这的信元不需要在传输链路上周期性地出现。因此这种种传递模式是异步传递模式是异步的。的。 从这个意义上来看，从这个意义上来看，ATM是采用统计时分复用，是采用统计时分复用，各路信号不是按照一定时间间隔周期性地出现，要各路信号不是按照一定时间间隔周期性地出现，要根据标志识别每路信号。这种转移模式是异步的根据标志识别每路信号。这种转移模式是异步的（统计时分复用也叫异

37、步时分复用）。（统计时分复用也叫异步时分复用）。36/54ATM则是用则是用单元字头内单元字头内的标记符识的标记符识别信道别信道(标记标记多路复用多路复用)。STM要求有固要求有固定的帧周期，定的帧周期，用电路交换复用电路交换复用技术，靠帧用技术，靠帧内时隙的相对内时隙的相对位置识别信道位置识别信道37/54(1) ATM是面向连接的。是面向连接的。 (2) ATM采用异步时分复用。采用异步时分复用。 ATM是按需分配带宽的，可以是按需分配带宽的，可以满足不同用户传递不同业务的带宽需要。满足不同用户传递不同业务的带宽需要。(3) ATM网取消逐段链路的差错控制和流量控制。网取消逐段链路的差错控

38、制和流量控制。ATM协议协议运行在误码率很低的光纤传输网上，同时预约资源机制保运行在误码率很低的光纤传输网上，同时预约资源机制保证网络中传输的负载小于子网络的传输能力。证网络中传输的负载小于子网络的传输能力。(4) ATM信元头部功能被简化。由于信元头部功能被简化。由于ATM网络中链路的功能网络中链路的功能变得非常有限，故信元头部变得异常简单，依靠信元头部变得非常有限，故信元头部变得异常简单，依靠信元头部的虚电路标志可以很容易地将不同的虚电路信息复用到一的虚电路标志可以很容易地将不同的虚电路信息复用到一条物理通道上。条物理通道上。(5) 采用固定长度的短分组。定长比可变长信元的控制与交换采用固

39、定长度的短分组。定长比可变长信元的控制与交换更容易用硬件实现，利于向高速化方向发展。更容易用硬件实现，利于向高速化方向发展。38/54lATM信元信元 ATM的信元具有固的信元具有固定的长度，从传输定的长度，从传输效率、时延及系统效率、时延及系统实现的复杂性考虑，实现的复杂性考虑，CCITT规定规定ATM信信元长度为元长度为53字节。字节。信元的结构如图信元的结构如图6.7所示。所示。39/54l每个信元长度为每个信元长度为53个字节个字节。l前前5个字节为信头个字节为信头(header)；包含有各种控制信息，；包含有各种控制信息，主要是表示信元去向的逻辑地址，还有一些维护信主要是表示信元去向

40、的逻辑地址，还有一些维护信息、优先级以及信头的纠错码。息、优先级以及信头的纠错码。l后面后面48字节是信息段，也叫信息净负荷，它载荷来字节是信息段，也叫信息净负荷，它载荷来自各种不同业务的用户信息。自各种不同业务的用户信息。l信元的格式与业务类型无关，任何业务信息都经过信元的格式与业务类型无关，任何业务信息都经过切割封装成切割封装成相同长度统一格式的信元分组，在每个相同长度统一格式的信元分组，在每个分组中加上头标，以到达目的地。信元通过一条虚分组中加上头标，以到达目的地。信元通过一条虚信道进行传输，路由的选择由信头中的标号决定。信道进行传输，路由的选择由信头中的标号决定。40/54lATM信头

41、结构有两种类型，信头结构有两种类型，如图如图6.8所示。所示。u用于用户用于用户-网络接口的信头网络接口的信头(UNI信头信头)u用于网络节点接口的信头用于网络节点接口的信头(NNI信头信头)41/54lGFC：一般流量控制，：一般流量控制，4bit。在。在B-ISDN中，为了控制共享传中，为了控制共享传输媒体的多个终端接入而定义了输媒体的多个终端接入而定义了GFC，由，由GFC控制产生于控制产生于用户终端方向的信息流量，减小用户侧出现的短期过载。用户终端方向的信息流量，减小用户侧出现的短期过载。lVPI：虚路径标识码。：虚路径标识码。UNI和和NNI中的中的VPI字段分别含有字段分别含有8b

42、it和和12bit，可分别标识，可分别标识28条和条和212条虚路径。条虚路径。 lVCI：虚信道标识码，：虚信道标识码，16bit。用于虚信道路由选择，它既适。用于虚信道路由选择，它既适用于用户网络接口，也适用于网络节点接口。故对每个用于用户网络接口，也适用于网络节点接口。故对每个VP定义了定义了216条虚信道。条虚信道。lPT：净荷类型指示段，：净荷类型指示段，3bit，标识信息字段中的内容是用户，标识信息字段中的内容是用户信息还是控制信息。信息还是控制信息。 lCLP：信元丢失优先级，：信元丢失优先级，1bit，表示信元的相对优先等级，表示信元的相对优先等级。lHEC：信头差错控制码，：

43、信头差错控制码，8bit，用于信头差错的检测、纠正，用于信头差错的检测、纠正以及信以及信元定界。元定界。42/541. 异步时分复用异步时分复用lATM技术是采用异步时分复用方式的。异步时分复用的概技术是采用异步时分复用方式的。异步时分复用的概念是：来自不同信源的信息信元用异步时分复用的方式复念是：来自不同信源的信息信元用异步时分复用的方式复用，具有同样标志的信元在传输线上并不对应着某个固定用，具有同样标志的信元在传输线上并不对应着某个固定的时隙，也不是按周期出现的。也就是说信息和它在时域的时隙，也不是按周期出现的。也就是说信息和它在时域中的位置没有固定的关系，信息只是按信头中的标志来区中的位

44、置没有固定的关系，信息只是按信头中的标志来区分的，这种复用方式称为异步时分复用。分的，这种复用方式称为异步时分复用。lATM的复用方式不是固定时隙分配，而是非周期的信元复的复用方式不是固定时隙分配，而是非周期的信元复用，所以用，所以ATM具有动态分配带宽的特点。它适合于传输突具有动态分配带宽的特点。它适合于传输突发性数据，也就是，如果某一信源的信息量大时，就分配发性数据，也就是，如果某一信源的信息量大时，就分配给它较多信元；反之，信息量较小时，就分配给它较少信给它较多信元；反之，信息量较小时，就分配给它较少信元；如果没有信息时，就不分配给它信元。所以，异步时元；如果没有信息时，就不分配给它信元

45、。所以，异步时分复用又称为统计时分复用。分复用又称为统计时分复用。43/542. ATM虚连接虚连接lATM是采用面向连接的技术。面向连接的特点是通信过程是采用面向连接的技术。面向连接的特点是通信过程的实现要有三个阶段，即建立电路连接、数据传输、电路连的实现要有三个阶段，即建立电路连接、数据传输、电路连接的拆除。接的拆除。ATM的电路连接不是固定物理电路的连接，而的电路连接不是固定物理电路的连接，而是采用虚电路连接，称为虚连接。虚连接也称为逻辑信道。是采用虚电路连接，称为虚连接。虚连接也称为逻辑信道。ATM的虚连接是由虚信道的虚连接是由虚信道VC和虚通道和虚通道VP来实现的。来实现的。(1)

46、虚信道虚信道VC和虚通道和虚通道VPuVC：描述：描述ATM信元单向传送能力，是传送信元单向传送能力，是传送ATM信元的逻辑信道，信元的逻辑信道，即子信道。即子信道。uVCI：虚信道标志符。具有相同的：虚信道标志符。具有相同的VCI的信元是在同一个逻辑信道的信元是在同一个逻辑信道（即虚通路）上传送的。（即虚通路）上传送的。uVP：传送：传送ATM信元的一种逻辑信道。一个信元的一种逻辑信道。一个VP中包含一组中包含一组VC。uVPI：虚通道标志符。它标识了具有相同：虚通道标志符。它标识了具有相同VPI的一束的一束VC。44/54lVC、VP与物理媒介之间的关系如图与物理媒介之间的关系如图6.9(

47、a)所示，图所示，图6.9(b)所示是所示是VP与与VC的时分复用关系。的时分复用关系。 (b)图图6.9 VC 、VP与物理媒体的关系示意图与物理媒体的关系示意图 45/54lATM 交换的定义交换的定义 u从一条逻辑从一条逻辑 ATM 信道到一条或多条逻辑信道到一条或多条逻辑 ATM 信道的信信道的信息交换；而在该交换过程中，选择可以在许多逻辑息交换；而在该交换过程中，选择可以在许多逻辑 ATM 信道中进行。信道中进行。l逻辑逻辑 ATM 信道信道u以物理端口以及该物理端口上的逻辑信道来表征：以物理端口以及该物理端口上的逻辑信道来表征：n逻辑逻辑 ATM 信道信道 = 物理端口物理端口 +

48、 物理端口上的逻辑信道物理端口上的逻辑信道 物理端口号：表征了物理入线或出线物理端口号：表征了物理入线或出线 物理端口上的逻辑信道：由虚通路物理端口上的逻辑信道：由虚通路/虚信道标识虚信道标识 (VPI/VCI) 表征表征lATM 交换功能的组成交换功能的组成u时分交换、空分交换、信元头交换（翻译）时分交换、空分交换、信元头交换（翻译）46/54lATM 出现以前的交换方式出现以前的交换方式u电路交换：基于电路交换：基于 STM 原理的交换（如电话交换）；原理的交换（如电话交换）；u分组交换（分组交换（X.25、帧中继等）。、帧中继等）。l这些技术不能直接适用于这些技术不能直接适用于 ATM

49、交换，交换，主要原因是主要原因是uATM 信息流的统计行为；信息流的统计行为；uATM 具有极高的信息处理速度；具有极高的信息处理速度；uATM 信元的固定长度；信元的固定长度；u有限的信元头功能；有限的信元头功能；u不同用途的不同用途的 ATM 交换系统差异很大。交换系统差异很大。47/54lATM交换机由交换机由 5 大功能模块组成：入线处理模块、大功能模块组成：入线处理模块、出线处理模块、交换模块，如图出线处理模块、交换模块，如图6.12所示。所示。图图6.12 ATM交换机的组成结构交换机的组成结构48/546.11 ATM交换基本原理交换基本原理在输入链路在输入链路Il上信头值为上信头值为x的所有信元都被交换到的所有信元都被交换到输出线输出线O1，信头值为，信头值为k。在输入链路在输入链路IM上信头值