ATM基本概念原理和技术培训教材

1、pnb0第一部分项目介绍pnb0pnb0ATM研究部主要从事宽带网络和宽带交换技术的研究开发，正在开发的产品有AT骸入交换机（2.5G）、ATMlk务接入器和ATM LAN-SWITC也些产 品的开发成果，将为公司在数据通信领域的研究填补空白，向数据通信领域 迈出坚实的一步。在公用数据网与局域网的应用中，这些产品将大有可为。pnb0 INTERNET迅速崛起，带宽的需求越来越大，骨干网络的压力也越来越 大,ATM换机的利用可以解决带宽的问题，同时为 VO第宽带多媒体业务筑 起平台0宽带网络的建设正在从无到有，从小到大， 一步一步地发展，中国宽带网的规正 在制订，邮电部已经指出了发展宽带网的路标

2、。据称，2000年以前中国宽带网会初具规模。pnb0 ATM研究部跟踪国际国动态，研究市场需求，制订了技术先进、堪称一 流的总体方案，完成这个方案，是一项极具挑战性的任务。第二部分ATM基本概念、原理和技术一、AT瞰术的特点异步转移模式(Asynchronous Transfer Mode, ATM )技术是一种全新的电 信技术，是融合电路模式和分组模式的优点发展而成的。所谓“转移模式"，CCITT是这样定义的，转移模式就是在电信网路中传输、复用和交换的诸方面。而这里指的“异步”与通常所说的数据通信中的异步传输(如 R1 232C)不同，它并非 是传输码流的异步，而是指被分组的用户信

3、息信元不必像TD呻的时隙那样周期性地出现而占据固定信道，也就是说信元是动态占用信道的。ATM!元是ATW络传送信息白基本载体，CCITT®定其长度为53字节，分成 信头(Header)和净荷(Payload)两部分，信头为5字节，净荷为48字节。依据 其位置不同，在用户一网络接口( User Network Interface , UNI)、网络节点 接口(Network Node Interface,NNI ),信元格式略有区别，如图1.1。两者不 同之处主要在信头中，UNI信元信头中有4比特的一般流量控制段(General Flow Control , GFC用于用户一网络接口的

4、流量控制，以防止信道过载。UNI信头的虚通道标识(Virtual Path Identifier, VPI )为8比特，虚通路8765432115653信头(Header)(5字节)后兀净何(Payload)(48字节)8AT此元格式UNI/NNI信元信头格式GFC/VPIVPIVCIVPIVCIVCIPTCLPGFC 一般流量控制，4比特VPI:虚通道标识,8比特/12比特VCI:虚通路标识,16比特HECPT:净荷类型，3比特CLP信元丢失优先级,1比特HEC信头误码控制，8比特图1.1 ATM信元格式标识(Virtual channel Identifier, VCI)为 16比特，净荷

5、类型(Payload Type, PT)为3比特，信元丢失优先级(Cell Loss Priority, CLP )为1比特，信头误 码控制(Header Error Control, HEC )为8比特，而NNI信头的VPI为12比特，其 余与UN I信头一样。ATM本质上是一种寻址型特殊分组转移模式，它将数字化话音、数据与图像 等所有的数字信息分割成固定长度的数据块，在每个数据块前加上一个包含地址 等控制信息的头(Header),从而构成一个信元(Cell )，图1.2 (a)是将(a)异步转移模式(ATM12醴秒帧125微秒帧1251秒帧时隙(b)时分复用方式(TDM图1.2 TDM与A

6、TM勺比较待发送的信息分解成信元并进行多路复用的过程。电路模式中的传统时分多路复用(TDM技术，采用周期为125 s的帧结构，发送信息以字节或比特形式固定 加入到每帧的相应时隙，在连接建立后，不论有无发送信息，时隙必定属于该连接，而不能被其它连接占用。图1.2(b)中所示发送信道加入每帧的第3时隙，这 种依据帧的时隙位置识别通路的复用方式称为位置复用。而 ATMS用方式与分组 复用方式有些类似，只要信道上存在的空位置就可将发送信息组成的信元加入信 道，显然，信元的复用无周期性和固定位置。由于它依靠信头的通路标记进行信元的识别、传送和交换，因此称作标记复用或统计复用。虽然X.25或以太网、令牌环

7、等分组交换中也采用标记复用，但由于分组长度在上限围可变，因此每个分 组在信道上的位置是任意的，而ATM!元的长度固定，使信元像TDW隙一样定时 出现。因此，可以采用硬件电路高速地对信头进行识别、复分接和交换处理，由 此可见，ATMS用技术融合了电路模式和分组模式的优点。信元形式的ATW络和分组形式的传统数据网络的本质区别之一就是 AT咽络采用面向连接的呼叫接续方式。传统数据网络如以太网、令牌环和FD乐用无连接操作方式，这些网络假设目的端点可用并可接收信息， 每个端点必须检查每 一分组的路由标记以此确定是否接收该分组。ATW络的操作类似于呼叫接续过程，在通信前必须在源和目的端之间建立连接，这个连

8、接是一个“虚连接”，网 络根据用户的要求(如峰值比特率、平均比特率、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，并在交换机中设置相应的路由。所谓“虚连接”是指网络依据VPI/VCI对信元进行处理，当该用户没有信元发送 时，其它用户可占用这个用户的带宽，但其相应的VP/VC4接依然保持。AT瞰术中最重要的特点是信元的复用、交换和传输过程，均在虚通路（Virtual Channel, V。上进行。虚通路是ATW络链路端点之间的一种逻辑联 系，是在两个或多点端点之间传送 ATMS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（Virtua

9、l Path, VP）是在给定参考 点上具有同一虚通道标识符的一组虚通路。虚通路在传输过程中，将组合在一起构成虚通道，二者关系如图1.3。ATW络中不同用户的信元是在不同的 VR VC 中传送，而不同的VP/VCJ用各自的VPB识（VPI）和VCB识（VCI）来区分。VC11VC12VC13VC14图1.3物理和VR VC勺关系ATM勺连接分为虚通道连接和虚通路连接， 如图1.4。VP勺交换设备（通常是 交叉连接器和集中/分配器）仅对信元的VPI进行处理和变换，功能较为简单，VC 交换设备（ATMfc换机、复接/分接器）则要同时对VPI/VCI进行处理和变换, 功能较为复杂。VPI和VCI只有

10、局部意义，每个VPI/VCI在相应的虚通路连接 (VCC)虚通道连接 (VPC)虚通路连接 (VCC)虚通道连接 (VPC)VP交换VP/VC交换图1.4 ATM连接的两种类型VP/V改换节点被处理，一样的VPI/VCI值在不同的VP/VCM路段并不代表同一个 “虚连接”。图1.5是由两个网络节点(NN1 NN2和三个用户接入网(CPN1CPNaCPN3组成的系统，从图中可以看出，CP叱问的连续经过网络节点NNfc 换时，VPI/VCI的值也被改变，例如，CPN和CPN之间的VP/VCM接在CPN时为 VP5/VC11,经过NN衣为VP3/VC7再经过NN2g为VP1/VC9显然，同一连接在不

11、 同链路的VPI/VCI是不同的。图1.5 ATM网络的选路概念前面提到，ATW络在通信时必须进行呼叫连接，那么如何建立和释放虚通 路（V。呢？ ATW络有两个标准接口： UNI和NNI。在UNI处采用两种方法：信令方式，这种方式利用UNI信令（如ITU T白Q.2931）自动完成VQ1接 的建立、释放以与VCI的分配，具体过程包括（a）利用元信令（Meta-Sig-nalling ） 建立/释放一个用户用户信令的V。而元彳S令的VPI/VCI和带宽都是预先给定的； （b）利用用户信令建立/释放一个用于用户通信的VG预订方式，这种方式通过网络管理设备设定所需的通信VC （分配VPI/VCI和带

12、宽）。在NNI处建立/释放VCt是这两种方法，但其信令方式采用 NNI信令（No.7信 令）。根据VC勺建立/释放方法，可将其分成两种：交换虚通路（Switched VirtualChannel, SVC）和永久虚通路（Permanent Virtual Channel, PVC ） 。 SVC1用 户需要通信时，通过终端设备由信令建立的虚通路，SV味似于网的用户线路，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勺用户对网络资源的利用率高，通信费用较低， 是ATW络中使用的主要通信方式。PVO通过网管预先建立的,不论是否有业务 通过或

13、终端设备接入，PVC-直保持，直到由网管释放。因此，PV味似于网中的 租用线路，经过PV琏接的用户需要通信时，不会因通信网络资源不够而导致通信失败。PVO常用于一些特殊白用户，如元信令 V3、为PVG某些要求租求固定 信道带宽的用户可也设定为PVC使用PVC勺用户每次通信时无需呼呼叫请求， 操 作简便，通信质量好，但其通信费用很高，且不能充分发挥ATW络的优势，因此，应用围较小。ATW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， ATW络采用点对点(Point to Point )的连接方式。多个用户之间需要通信时， 采用点对多点(Point to Multipoint )连

14、接方式，如图1.6。点对多点图1.6点对点方式与点对多点方式比较为了实现点对多点方式，ATMfc换机应具有广播(Broadcast )和同播(Multicast )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；同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。二、ATMfr层结构1、BISDha考模型（1） B-ISDN用户网络接口（ UNI）物理配置模型BISDNUNI的物理配置与NISDN勺极其相似，如图2.1。BISDN成公用 网和专用网两部分，ATW络的端点通过

15、一个接口边到公用 ATMfc换机上，这个接 口称作用户一网络接口（ UNI） , AT他坛又把UNI分为公用UNI和专用UNI两种， UB、Tb是公用UNI的参考点，而Sb、R是专用UNI的参考点。公用网专用网图2.1 B ISDNS户一网络接口物理配置模型LB是公用网和带宽用户终端B- NT化间的接口 ,目前，ITU T对此接口的速 率等特性尚无具体规定，在各厂商（如AT&T富士通等）的设备中，通常采用SDH 的155Mb倒s STM 1和622Mb计s/s STM 4作为物理传输系统接口标准。Tb接口和LB一样，也是公用UNI, ITU T将它定义为BNT体口BNT2i间的接 口标

16、准，目前规定了五种标准接口速率：1.544 Mbit/s、2.048 Mbit/s 、51.84Mbit/s、155 Mbit/s和622 Mbit/s ,可采用SDH PDH输系统或纯信元形式的传 输系统。Sb接口属于专用网UNI,是B NT2F口B NT做宽带适配器之间的接口，经常 用于局域网与单位部网的UNI。例如，为方便局域网的连接，ATMfc坛规定了多种 基于现有局域网物理传输系统的接口标准，如 25 Mbit/s、51Mbit/s、100Mbit/s 以与155Mbit/s接口，传输线路可以是非屏蔽双绞线 （UTP、屏蔽双绞线（STP、 同轴电缆或光纤。R接口，属于专用UNI,与前

17、三种接口不同之处在于：UB、丁酢口8接口的用户 信息是信元形式，而Rg 口都是非信元形式的终端业务。R接口标准根据接入的终 端种类确定，例如，当接入E1业务时，Rg口遵循G.703建议，接入Ethernet时， 遵循IEEE 802.3建议。公用UNI与专用UNI的区别如下：公用UNI是指公用AT啊络与用户终端设备的接口，另外，专用网交换机和 公用网间的接口也是公用UNI接口，专用UNI则是指专用ATW络与用户终端设备 的接口。链路类型不同，在专用UNI中，某些链路只能在很短的距离工作（例如100m 以），显然，这种链路不能用于公用 UNI中。地址格式不同，公用ATW使用ITU T白E.164

18、地址方式，而专用ATM则可使用E.164或OSI的DCCDICD地址方式。公用UNI由ITU T规定，而专用UNI由AT血坛规定显然，两种UNI之间的区别主要是使用的原因，但是，UNI公用网一侧要比专用网一侧遵循更严格的，必须确保专用设备的失效不会引起公用网的失效。(2) B ISDNB议参考模型为了简单明了地描述ATW络功能，ITU T定义了 BISDNB议参考模型(B-ISDN Protocol Reference Model, B-ISDN PRM ),如图 2.2。该模型分成三个不同的面：用户面、管理面和控制面，三个功能层：物理层、ATMB和ATMS配层。用户需要的数据、话音和视频等应

19、用与相关协议和业务，都包括在用户面；控制面包括 与呼叫建立、维护以与撤消有关的功能， ATM的信令功能；管理负责与系统有关的网络管理、维护功能、依据功能不同，又细分为层管理和面管理两部分，层管理主要用 于各层部的管理，面管理用于各个功能层之间管理信息的交互和管理2、ATMfe理层技术(1)物理层的位置和功能物理层位于B ISDNB议参考模型的最底层，主要负责将ATM!送来的逻辑比 特或符号转换成相应物理传输媒介可传送的信号，并正确地收/发这些物理信号。卜面讨论目前，ITU T和ATMfc坛主要针对UNI的物理层有比较详细的规定，的物理层功能既适用于公用UNI又适用于专用UNI物理层划分为物理媒

20、介相关子层（PMD和传输会聚子层（TC）。物理层的工作过程如下：经物理媒介接口送来的信号在接收端的PM子层通过同步比特恢复成连续比特流，送入TCf层，比特流利用传输帧恢复功能确定传 输帧的结构，然后将传输帧的净荷提取出来（即传输帧适配）。净荷是由信元组 成的，通过信元定界机制保证信元同步，并判定其 HECT无错误，对正确信元进 行速率去耦，丢弃发送时插入的空闲信元，将有效信元作解扰处理后送入ATM1。（2） ATM物理层接口类型ITU T针对UNI白及/T参考点，规定了 155.520Mb1/s 和622.080 Mbit/s 两种 接口速率，以SD顺结构或纯信元形式传送。采用不同物理媒介时传

21、送距离和质 量不尽一样，光纤（单模/多模）媒介的传送距离可达几公里到几十公里，同轴 电缆可在100200ml供满意的传输，屏蔽双绞线（STP最大传卒距离达100m 当采用622Mbit/s的接口时，通常用光纤传输，可使用对称方式或不对称方式（不 对称方式是指网络至用户方向为622Mbit/s ,用户至网络方面为155Mbit/s ）。表 2.1中列出了目前已使用的物理传输系统接口标准。表2.1ATM UNI接口种类传输系统接口数据速率（Mbit/s）/儿廿吐里（Mbit/s）传输媒介使用围制定单位SDHSTM-1155.520149.76单模光纤广域网ITU-T(STS-3c)622.0805

22、99.04(SM(WAN)ITU-TSTM-4单模光纤广域网成帧(STS-12C)(SM(WAN)结构DS-1(T-1)1.5441.536同轴电缆WAN/LANANSIPDHE-12.0481.920同轴电缆WAN/LANETSIDS-3(T-3)44.73640.704同轴电缆WANANSIE-334.36833.984同轴电缆WANETSIE-4139.264136.24同轴电缆WANETSI注：SM单模光纤STP屏蔽双绞线MM多模光纤UTP- 3:第三类非屏蔽双绞线由表2.1中可看出，这些传输中分成有帧结构和无帧结构两大类。具有帧结构的传输系统主要包括PDH口SDH它们采用时分复用技术

23、(TDM , 过去主要用于传输数字编码话音。PDH/SDH统主要在电信部门以与某些用于数 据传送的广域网(WAN中有广泛的应用。在早期AT®用中，现有业务和ATMk 务可共享这些设备，另外，ATW某些恒定比特率业务借助于PDH/SDH125 s 帧定时可获得本身所需的定时信息。显然，早期AT陈统可建立在PD能输系统上， 而SD源统会成为最终AT源统的基本传输系统之一。无帧结构传输系统，主要是指目前组成各种LANE MAN用于计算机数据业务 传送的系统。与SD用PDHT式不同，这种接口不是将一组信元装入帧结构中进行 传输，而是从起始信元开始逐个地传输，因此，不含任何与时钟有关的周期性帧

24、定位信号(例如周期125 s帧定位信号)。依据使用方式可分成两种：用于LANffi用于WAN用于LAN勺物理层接口包括： 25.6 Mbit/s 接口。100 Mbit/s接口，即FDD物理媒介接口。 155.520 Mbit/s 接口，即光纤通道(Fibre Channel )接口。51 Mbit/s接口，这种接口也是用于LAN除了以上几种典型的LANS口外，还有一类接口称为数据交换接口( Data Exchange Interface, DXI)。这类接口也称为“ RVX接口，主要是指繇列、V 系列和X系列接口，其中最常用的包括 V.24(RS-232)、V.35、X.25、RS-422以

25、与 高速串行接口( High Speed Serial Interface, HSSI ),在ATW期应用中会采 用这些传输系统资源，传送信元形式的信息。采用以上几种接口，简化了 TCf层的功能，省去了信元去耦以与传输帧码产生/恢复等功能，比较适用于专用UNI。用于WAN：物理层纯信元接口包括：155 Mbit/s和622 Mbit/s两种。ITU-T正在着手制定其具体规，目前尚无实用产品问世。这两种接口虽然采用与 SD# 样的线路速率，但由于直接采用信元形式传输， 没有帧结构开销，提高了传输系 统的利用率，降低了系统的成本，具有很大的发展前途。3、ATM!技术(1) ATM层的位置与功能AT

26、M1所处的位置为了清楚地了解ATM!在网络中的位置，用图2.3来表示出ATW络的分层模型。由图中可以看出，ATM!在网络中处于第二层，在物理层之上利用物理层提供的传输通道；在ATMg配层之下为AAl供服务。AT怵身并未区分用户面与控制面， 对这个平面的信息的处理方式是一致的。还可看出，不论是用户设备还是网络节 点都具备ATM1功能，!这两处ATM!所处的相对位置有所区别。用户设备中 ATM 层的上面同时具有用户面与控制面的 AAL而网络节点的ATM1上仅有控制面的信 令适酉己SAALCP控制面UP用户面图2.3 ATM网络分层模型ATM1的功能用户设备与网络节点中ATM1的位置不同，所完成的功

27、能有所区别，下面分 别讨论。对于用户设备，ATM法来讲，它所完成白核心功能在于给 ATM!适配所形成 的信息帧加上信元头，从而形成能够在 ATM中传送的信元。与此同时，通过分 配与识别信元头中的VPI与VCI值完成信元的复接与分接功能。网络节点中的ATM1所完成的核心功能在于信元头的变换，通过变换信元头 实质上完成了 Va换与VC&换的功能。4、ATMS配层技术ATMS配层（ATMAdaptation Layer, AAD 位于 ATM1和高层之间，它在 ATM 网络中的地位十分重要。ATW络要满足宽带业务的需求，使业务种类与信息转 移方式、通信速率与通信网设备无关，保证网络传输的透明

28、性和灵活恬， 就要通 过AA垃成适配功能，将用户业务与ATM!隔离，将不同特性的业务转化为一样格 式的信元，实现真正的ATMfo能。由此可见，AALB是为ATW络适应不同类型业 务的特殊需要而设定的，不仅支持用户面的高层功能，还支持控制面（信令）和 管理面（OAM的高层功能，以与ATW络与非ATW络（64 kbit/s ISDN CATV LANW网等）的互通。全面分析各类业务的特性，可以发现通过下面三个基本参数： 基于源端和终 端的定时关系、比特率、模式，就可对用户业务提供分类，不同的用户业务通过 不同的 AALlk务接入点(Service Access Point SAP )进入 AALI

29、TU-T将AAL务分成四类，如表2.2所示。A类业务是在源端和终端存在定 时关系、恒定比特率且面向连接的，量典型的例子是经由AT移送的DS- 1/E-1话音业务，有时将这种通过ATW络提供的业务称为线路仿真(Circuit Emulation )业务；此外还有未经压缩的视频信息。B类业务也是在源端和终端具 有定时关系且面向连接但其为可变比行变，例如采用压缩算法的视听业务。腔业务没有定时关系、比特率可变且面向连接，例如帧中继和TCP/IP业务。D类业务与以业务相似但它是无连接的，如高速(多兆位)数据交换业务( Switched Multimegabit Data Service, SMDS )。

30、表2.2AALlk务分类A类Dfe源与终端的止时关系*亚 rru攵rru攵不rfn要不rfn要比特率恒定可父可父可父连接模式面向连接面向连接面向连接无连接AALft能在逻辑上可分成两个子层:分段和重组子层(Segmentation andReassembly, SAR)与会聚子层(Convergence Sublayer, CS ),如图 2.4。图2.4 AAL分层结构为了适配四类（A、R G D）用户业务，ITU T定义了四类ATMS配功能第一类AAL用于适配酸业务。AAL酌功能包括用户信息的分段和重组， 丢失和误插信元的处理，信息到达延迟时间的处理，以与在接收端恢复源端时钟 频率。第二类

31、AAL用于适配联业务，支持源端和终端具有定时关系可变比特率 视听业务，AAL2勺功能与AAL节目似。第三/四类AAL用于适配C/D两类业务，支持面向连接和无连接的数据业 务和信令。此类AALiAAL3/AAL0并，具有可变长度用户数据的分段和重组与误 码处理等功能。第五类AAL主要用于适配面向连接、可变比特率的 C类业务与ATM&令, 类似于简化的AAL3/4。三、ATMfc换技术现代通信网中广泛使用的交换方式有两种： 电路交换方式和分组交换方式。电路 交换方式包括传统电路交换、多速率电路交换、 快速电路交换等，分组交换方式 包括帧交换、帧中继、快速分组交换等，如图 3.1。在综合业务

32、环境下，不同业务对网络的要求不同，例如话音和数据业务对网络的 要求在下述两个方面是不同的。首先，话音业务要求端-端时延必须在允许的一 定围（通常50mS ,而数据业务则可以容忍一定的时延，且对时延变化不如话 音那么敏感；其次，话音业务的冗余量大，错几个比特，对话音质量不会有多大 影响，但是数据业务则要求误码率极小。 显然，电路交换方式和分组交换方式都 不能满足综合业务环境的使用要求。传统电路交换由偌亦检 多速率电路交换快速电路交换交换方式 帧交换1分组交换一帧中继快速分组交换图3.1通信网的交换方式分类ATM交换技术是一种融合了电路交换方式和分组交换方式和分组交换方式优 点而形成的新型交换技术

33、。首先，简化了分组交换中许多通信规程， 去掉了误码 和流量控制，消除了在网络节点间传输的状态信息，采用硬件进行交换处理；其次，采用类似于电路交换的呼叫连接控制方式，在呼叫建立时，交换机为用户在发送端和接收端之间建立起虚通路，以上这些做法，提高了交换机的处理能力， 增加了网路的吞吐量，保证了交换的实时性，减少了信元传输处理时延。另外， 利用固定长度的短分组信元（Cell ）传输信息，可以适应1kbit/s几百 Mbit/s的各种业务，利用统计复用技术，动态使用传输和交换资源，带宽分配具 有很大的灵活性，业务种类与复用设备和交换设备的类型无关。卜面详细介绍ATMfc换的原理ATM交换节点由输入、输

34、出线路接口单元、交换单元和控制单元三大部分组 成，如图3.2。输入、输出线路接口单元除完成物理层线路功能和 ATMS功能外， 主要监视各个输入、输出线路的业务量状态，进行呼叫接续。在每次呼叫时，根 据输入接续路由表容，通过硬件将信头 VPI/VCI值转换成交换单元可识别的路由 标签（信头翻译），经过交换单元后，根据输出标签变换表容将路由标签转换成 相应输出VPI/VCI。路由表的容是在呼叫建立时，由控制单元根据信令或管理信 息设定的。交换单元根据路由标签选择交换路径，由硬件自选路由完成交换过程。 控制单元根据信令控制交换并完成一定的运行、维护管理功能。ATM交换有两方面的功能：一是空间交换，即

35、将信元从一条传输线转移到另 一条传输线上去，又叫路由选择；另一个功能是时间交换，即将信元从一个时隙 改换到另一个时隙。由于ATM勺逻辑信道和时隙并没有固定关系，逻辑信道的身 分是靠信头值来标识的，因此时间交换是靠信头翻译来完成的，上例中， 由输入线路1换到输出线路10即是空间交换，而逻辑信道a变成逻辑信道丫则是时间交换。2 、ATMfc换的缓冲排队方式分类与性能根据缓冲器位置可将缓站排队方式分成五类，(1)输入缓冲排队方式(2)输出缓冲方式(3)中央缓冲方式(4)输入/输出缓冲方式(5)重环回缓冲方式其中，输出缓冲方式和中央缓冲方式由于吞吐率高，排队机时延小，易于实现点 对多点通信，缓冲器利用

36、率高等优点，成为多种交换机的优选方式。虽然它们对 缓冲器的读/取速率要求较高，但随着VLS股术的进步与使用并行处理技术，可 解决这一问题。因此，其重点在于解决复杂的缓冲器读 /写控制逻辑问题。缓冲排队方式性能比较表吞吐率缓冲器利用率时延控制规模存储器读/写速度实现点到多点输入缓冲低(<60%)较低时延人抖仲裁逻辑较复杂大低困难输出缓冲高共号式较高专用式较低小简单共享式小专用式大共号式较高专用式较低容易中央缓冲高最局小复杂小最局较容易输入/输较局较小较复杂较小较低容易出缓冲重坏回缓冲较局较局大较复杂较小较低容易3、ATMfc换结构的分类ATMfc换单元的核心是交换结构(Switch Fab

37、ric ),大型交换机的交换单元 一般由多个交换结构互连而成，小型交换机则可能由单个交换结构组成。根据 具体使用的交换方式，交换结构可分为时分和空分两大类。见图 3.3。交换结构 I.J时分方式空分方式I 1| IP-1|共享缓冲共享媒介 纵横棒 Banyan Dalta 重环问 I . II共享总线共享环图3.3 ATM交换结构分类4、ATMfc换机的组成ATM交换机的功能结构，主要包括信元交换单元、控制单元和定时单元三大 部分。(1)信元交换单元：由线路终端、交换接口和交换单元三部分组成。交换单元 由前面介绍的交换结构组成，完成入线和出线之间的信元交换； 交换接口完成交 换单元入口处和出口

38、处的处理功能，如信头(VPI/VCI)转换，路由标签的产生 和删除以与用户业务的流量管理和信元的复接/分接；线路终端主要负责传发媒 介的接口适配，完成光电变换、速率适配等功能。(2)控制单元：可分为板级和系统级两级控制，主要功能有信令处理、资源管理、操作维护控制和外设控制等。(3)定时单元：包括定时恢复和定时分配两部分。主要功能是从信源提取定时 信号，产生定时和同步信号，以与分配定时和同步信号给交换机各个单元。四、ATW络的信令技术信令技术在ATW络中占有重要的地位。虚电路连接的建立、保持、释放等各阶 段的控制都是由信令来完成的。由于 ATW络要支持各种各样的业务，因此对信 令提出了比以往的通

39、信网更高的要求。ITU_T为ATM!令发展制订了详细的计划。 这一计划分成三个阶段：第一阶段提供支持恒定速率或峰值速率的面向连接业务 的信令协议；第二阶段提供可变速率的面向连接业务的信令协议；第三阶段提供 支持多媒体和分布式业务的信令协议。 针对各阶段信令能力的要求，信令规程可 分成三个能力集，其中能力集1的信令规已基本完成，目前ITU_T正在加紧制订能 力集2的信令规。本书的介绍限于能力集1的围。用户网络接口信令(1)呼叫/连接控制规程ATM网络的信令如何在用户/网络接口上对一次呼叫请求建立相应的虚电路 连接(包括VPCf VCC ,在通信过程中保持连接以与如何释放掉连接的处理过程。(2)呼

40、叫/连接控制规程的处理过程举例规程的处理过程中的消息流程可用图4.1表示。图4.1呼叫/连接控制规程的处理流程2 、网络节点接口信令（1）网络信令前一节中我们介绍的用户/网络接口信令用来控制用户与交换机之间的虚电路连接。如果主、被叫用户接在同一台 AT液换机上，仅利用用户信令即可完成对他们之间通信过程的控制。但更多的情况是主、被叫用户分别接在不同的ATW点交换机上，这样就需要有相应的信令功能在与主叫用户相接的交换机（以下简称发端交换机）和与被叫相接的交换机（终端交换机）之间建立、维持、释放虚电 路连接，这类信令称为ATW络节点接口信令（简称网络信令）。目前普通的程控数字网与N_ISDN勺网络信

41、令一般为七号信令系统，ATW络节点 令与其传送机制也采用了类似的体系结构，但有重大改变。ITU_T建议中称B_ISDN网络信令功能模块为B_ISDNg户部分(BISUP ,对其传送机制仍称为消息传送 部分(MTP 。 BISU两用MT所提供的服务，BISUPWMT"问也是通过服务原语 来交换信息，其原语包括 MTP_TRANSFER.requestMTPPAUSE.indication、 MTP-RESUME.indication、MTP_STAUTS.indication 等几种。(2)基本呼叫控制规程连接建立规程：连接建立过程中的消息流程可用图4.2来直观地表示。主【C叫发端式)

42、C建立 A警戒 < 一连接 Vt换机中IAM间交CV <VVIAM ACKACM进展应答换机终端交?CIAM换机被?C建立一叫一ACM 警戒1进展_ 一连接一应答1图4.2网络信令呼叫建立过程连接释放过程：不论是由主叫用户发起的连接释放还是由被叫用户发起的连接释放， 其处理过程 是完全一致的，只不过是发端交换机与终端交换机所执行的功能对调而已。 下面 以主叫用户发起释放的情况为例来说明。这一过程中的消息流程可以用图4.3表示。主叫发端交换机中间交换机中间交换机终端交换机 被叫OOOOOO拆除释放释放 , 释放完成V释放完成释放 V释放完成拆除A图4.3网络信令连接释放过程3 、AT

43、M&令适配（1）信令适配SAA的结构前面分别介绍了用户/网络接口与网络节点接口上的ATM!令协议。为了能够在 ATW中传送信令信息，需要进行信令的适配功能，也就是将各种消息形式的信 令信息转换成可在ATM中传送的形式，并为信令建立AA旌接。完成这一功能的 是信令ATMS配层SAALSAAL采用第五类ATMS配层规（AAL5 ,它由业务特定会聚子层（SSCS与 公共部分（CP组成。而SSC或包括业务特定协调功能（SSCF与业务特定面向 连接规程（SSCOP两部分。CPW由公共部分会聚子层（CPCS和拆装子层（SAR 两部分组成，这两部分要采用建议I.363中给出的AAL5JCPC

44、9;SA觊程。（2） SSCOP主要功能SSCOP在同层信令实体之间建议释放AAL1接并可靠地传送信令信息。（3） SSC的主要功能SSCF的主要功能是在信令实体和SAA中的SSCOP间进行原语的转换。在用 户/网络接口它完成B_ISDNffl户/网络信令呼叫控制的第3层规（Q.2931）和SSCP 间的原语转换。在网络节点接口，SSCFW进行BISDNJNO.7B令系统第3功能级消 息传递部分（MTP- 3）规和SSCOP的原语转换。五、ATW络维护管理1 、ATW络运行维护管理为了使ATW络可靠地运行，除了前几部分介绍的各项关键技术外，网络运行维 护管理（OAM功能也是必不可少的。这些功能

45、为网络的运营者提供监视网络运 行情况并对网络进行维护的手段。以往电信网络维护管理的基本原理仍然适用于 ATW,但由于其特殊性，ATW有一套自己的维护管理机制。网络维护管理所涉 与的围很广，此处仅就某些主要方面加以简单介绍。（1） ATMR络运行维护管理的功能围根据ITU - T有关建议，ATW络维护管理功能有以下五个方面：性能监测：网络维护管理功能实体连续地或周期地监测网络运行的各种性能指标，以便与时地了解当前网络的运行情况。故障检测：对各种网络设备的工作情况随时检测，保证一旦出现故障能立即发现。 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

46、个网络的正常运行。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与时地通知网 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与时地传送给 受控设备。因此，AT则中管理信息的传送也是网络维护管理功能的一个重要方 面。故障定位：为了能与时准确地处理故障，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。虽然ITU T所制订的建议中列出了以上五个方面的 OAMb能，但并非各方面都已具备了完整的规，关于OAMb能的标准正在逐步完善中。(2)针对ATW络协议参考模型中的物理层与 ATMS,网络的OAMb能也相应地分成五个等级，每级分别对应一类 OAM

47、t息流。这五个等级分别是：虚通路级(Virtual Channel Level ):在虚通路连接(VCC上执行的OAMb能。对应的0AMi息流称为F5®息流，在VCC勺连接端点或连接点间传送。虚通道级(Virtual Path Level ):在虚通道连接(VPC上执行的OAMb能。对应的OA腑息流称为F4信息流，在VPC勺连接端点或连接点间传送。传输通道级(Transmit Path Level ):这一级OAMb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 OAMt息流称为F3言息流。数字段级(Digital Section Level ):在传输网的数字段端点间执行

48、的OAMb能，对应的OAM!息流称F2信息流。再生段级(Regenerator Section Level ):在传输网的再生段端点间执行的 OAM功能，对应的OAM!息流称F1信息流。OAM功能的分组情况与各级间的关系可以用图 5.1表示。虚通路级F5虚通道级F4传输通道级F3数字段级F2再生段级F1O连接点图5.1 OAMtt能分组情况2 、ATW络的拥塞管理(1) ATM络拥塞管理的重要性根据ITU T的定义，ATW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

49、络中流量强度不可 预测地随机波动而造成网络过负荷；二是由于网络本身同现故障。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。ATW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ATMR络的拥塞管理既重要又困难。 说它重要是因为AT一种异步 时分、统计型复用的信息传送方式， 而统计型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,ATW中传送的是各咱类型的业务信息综合而成的数据流， 其流

50、量特性十分复杂难于控制；另一方面，由于 ATW络传输速率高，一旦某处 发生拥塞而不能与时解决，拥塞围将迅速扩大。由此可见，ATW的拥塞管理是个很重要的问题。(2) ATM络拥塞管理的基本思想由于ATW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ATMfc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 ATW络。为了满足ATM中拥塞管理的要求,ITU 砒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