ATM基本知识介绍

1、第七章第七章 宽带宽带ISDNISDN的关键技术的关键技术ATMATM7.1 B-ISDN基本概念基本概念7.2 ATM的基本概念的基本概念7.3 ATM协议结构协议结构7.4 ATM交换交换7.4 IP/ATM集成交换集成交换B-ISDN业务的分类7.2 ATM的基本概念的基本概念7.2.1 ATM的发展背景的发展背景 窄带窄带ISDN的发展主要存在以下局限：的发展主要存在以下局限： （1）窄带）窄带ISDN的信息传输速率有限的信息传输速率有限 。 （2）窄带）窄带ISDN是在数字电话网的基础上发展起来的，是在数字电话网的基础上发展起来的，网络内部的交换是基于网络内部的交换是基于64 kbi

2、t/s的电路交换方式，而电路交的电路交换方式，而电路交换方式对技术发展的适应性较差。以固定比特率传输，采换方式对技术发展的适应性较差。以固定比特率传输，采用同步时分复用方式。这种传递方式的优点是时延和时延用同步时分复用方式。这种传递方式的优点是时延和时延抖动小。抖动小。 但是固定的比特率约束了传输的业务，如果选用但是固定的比特率约束了传输的业务，如果选用低于峰值的速率时，会降低业务质量，若采用峰值速率作低于峰值的速率时，会降低业务质量，若采用峰值速率作为传输速率，则会浪费网络资源为传输速率，则会浪费网络资源7.2.3 ATM的基本工作原理的基本工作原理 ATM是英文是英文Asynchronou

3、s Transfer Mode（异步（异步转送方式）的缩写。转送方式）的缩写。 1.信元信元 2.复用复用 3.交换交换 7.2.4 ATM信元的格式信元的格式 ATM信元分为两部分：5个字节的信头和48个字节的信息段，共53个字节。信头表征信元去向的逻辑地址、优先等级等控制信息。信息字段包含不同用户的信息。注：包含某一段信息的信元取决于这段信息所要求的比特率 或瞬间比特率7.2.5 ATM信元的信头格式信元的信头格式 结构图7-1 ATM信元的信格式a图是终端与网络间信元结构 b图是网络内交换机的信元结构 GFC（Generil Flow Control）一般流量控制，用）一般流量控制，用于

4、控制用户向网上发送信息的流量。防止缓冲区内信元过于控制用户向网上发送信息的流量。防止缓冲区内信元过满而丢失信元满而丢失信元 VPI（Virtual Path Identifer）和）和VCI（Virtual Channel Identifier）虚通道标识符和虚通路标识符，用来）虚通道标识符和虚通路标识符，用来将一条传送将一条传送ATM信元的信道划分为多个子信道。信元的信道划分为多个子信道。 PTI PTI（Payload Type IndicatorPayload Type Indicator）净荷类型，指）净荷类型，指明明4848字节信息字段的信息类型字节信息字段的信息类型 CLP CLP

5、（Cell Loss PriorityCell Loss Priority）信元优先级比特，）信元优先级比特，CLP=0CLP=0标识高优先级别，不可以丢弃标识高优先级别，不可以丢弃 HEC HEC（Header Error CheckHeader Error Check）信头校验码，采用）信头校验码，采用CRCCRC校验，有校验，有8bit8bit；HECHEC产生方法：信元前产生方法：信元前4 4个字节所对应个字节所对应的多项式乘以的多项式乘以x x8 8 ，然后除以（，然后除以（x x8 8+x+x2 2+x+1+x+1）所得余数就是）所得余数就是HECHEC 图7-2 ATM多路复用3

6、交换交换图7-3 ATM交换的基本原理7.2.7 与电路交换方式和分组交换方式的比较与电路交换方式和分组交换方式的比较1电路交换方式电路交换方式图7-4 同步时分复用中的帧和时隙电路交换方式具有如下特点：电路交换方式具有如下特点： 在通信开始时应首先建立连接。在通信开始时应首先建立连接。 一个连接在通信期间始终占用某一固定的数字子信一个连接在通信期间始终占用某一固定的数字子信道，这些数字子信道是依据其在时间轴上的位置确定的。道，这些数字子信道是依据其在时间轴上的位置确定的。 建立连接以后，信息在系统中的传输时延基本上是建立连接以后，信息在系统中的传输时延基本上是一个恒定值。一个恒定值。 同步时

7、分复用系统中的各个子信道的速率是固定分同步时分复用系统中的各个子信道的速率是固定分配的，不可能在不改变此系统的情况下临时调配各个子信配的，不可能在不改变此系统的情况下临时调配各个子信道的速率。道的速率。 交换节点对传输中出现的错误不进行校正，对节点交换节点对传输中出现的错误不进行校正，对节点的处理要求简单。的处理要求简单。2分组交换方式分组交换方式 通信网中传输、复用和交换的基本单位是分组。通信网中传输、复用和交换的基本单位是分组。 分组交换方式具有如下特点：分组交换方式具有如下特点： 分组交换采用异步时分复用方法，可以将信道按照分组交换采用异步时分复用方法，可以将信道按照需要动态地分配给各个

8、用户，信道利用率较高。需要动态地分配给各个用户，信道利用率较高。 在分组交换中普遍采用逐段反馈重发的措施，以保在分组交换中普遍采用逐段反馈重发的措施，以保证数据传输是无差错的。证数据传输是无差错的。 分组数据在通信网中传送的时延是随机的，这主要分组数据在通信网中传送的时延是随机的，这主要是因为数据分组在交换节点有可能要排队等待，另外，逐是因为数据分组在交换节点有可能要排队等待，另外，逐段反馈也可能引入附加的时延。段反馈也可能引入附加的时延。 由于要进行逐段差错控制，交换节点的处理负担较由于要进行逐段差错控制，交换节点的处理负担较重。重。3ATM兼具电路交换方式和分组交换方式的优点兼具电路交换方

9、式和分组交换方式的优点ATM与分组交换方式的基本差别是：与分组交换方式的基本差别是： ATM信元的长度固定，并使用了空闲信元填信元的长度固定，并使用了空闲信元填充信道，这使信道被划分为等长的时间小段，为提充信道，这使信道被划分为等长的时间小段，为提供固定比特率和固定时延的电信业务创造了条件。供固定比特率和固定时延的电信业务创造了条件。 取消了逐段的差错控制，减轻了交换节点的取消了逐段的差错控制，减轻了交换节点的处理负担。处理负担。7.2.8 ATM的特点的特点1采用统计时分复用方式采用统计时分复用方式2取消了逐段的差错控制和流量控制取消了逐段的差错控制和流量控制 （1）适当的资源分配和队列容量

10、设计使队列溢）适当的资源分配和队列容量设计使队列溢出的概率很低，信元丢失率可压低到出的概率很低，信元丢失率可压低到10-810-12； （2）在呼叫建立时审查用户申请的带宽，当确）在呼叫建立时审查用户申请的带宽，当确信网络中有足够的资源时才接受这个呼叫。信网络中有足够的资源时才接受这个呼叫。3采用面向连接的方式采用面向连接的方式4信头的功能被简化信头的功能被简化5信元长度固定，信息段长度短信元长度固定，信息段长度短7.3 ATM协议结构协议结构7.3.1 B-ISDN的协议参考模型的协议参考模型图7-5 ATM协议参考模型用户平面主要用于用户信息的传输，采用分层结构。用户平面主要用于用户信息的

11、传输，采用分层结构。控制平面负责呼叫控制和连接控制。控制平面负责呼叫控制和连接控制。管理平面包括面管理和层管理两类功能。管理平面包括面管理和层管理两类功能。B-ISDN协议参考模型各层功能7.3.2 物理层物理层（1）物理媒体子层）物理媒体子层PMPM：定义物理传送接口，进行线路编码：定义物理传送接口，进行线路编码，保证比特流的定时、同步等，保证比特流的定时、同步等物理媒体子层（物理媒体子层（PM）的功能接近于在传统网络中的物理层。）的功能接近于在传统网络中的物理层。 物理媒体子层在发送方向上从传输会聚子层取得比特流，并物理媒体子层在发送方向上从传输会聚子层取得比特流，并把比特流在链路上透明地

12、传输。把比特流在链路上透明地传输。 物理媒体子层和传输会聚子层之间交换数据流时需要互相物理媒体子层和传输会聚子层之间交换数据流时需要互相同步。同步。 传输帧的产生和恢复传输帧的产生和恢复 信元定界信元定界 产生信头错误检验码（产生信头错误检验码（HEC） 传输帧自适应传输帧自适应 信元速率解耦信元速率解耦 （2）传输会聚子层）传输会聚子层TC：发送端将信元流转换成可以在传：发送端将信元流转换成可以在传输系统中传输的比特流，接收端将比特流转为信元流输系统中传输的比特流，接收端将比特流转为信元流 图7.7 信元定界状态图7.3.3 ATM ATM层层ATM层负责交换、选路由和信元复用。层负责交换、

13、选路由和信元复用。 信头的产生提取信头的产生提取 信元交换信元交换 信元的复用和分路信元的复用和分路 ATM层管理层管理 图7-8 虚信道VC、虚通道VP及传输通道之间的关系图7.9 VCC和VPC的概念图7-10 VP交换图7-11 VC和VP交换7.3.4 ATM适配层（适配层（AAL） 将高层信息适配成将高层信息适配成ATM信元，保证多种业务在信元，保证多种业务在ATM网网络内的传送络内的传送 ATM适配层分为汇聚子层与分段和重组子层适配层分为汇聚子层与分段和重组子层(图图7.20)汇聚子层将高层业务接入点的信息汇聚，分段与重组将汇聚子层将高层业务接入点的信息汇聚，分段与重组将CS来的信息分割后装入来的信息分割后装入ATM信元的信息段，或者将信元的信息段，或者将ATM业务业务接入点的接入点的ATM信元中的信息段重组后传给高层。信元中的信息段重组后传给高层。1AAL业务种类业务种类 按照按照3个坐标轴来组织服务空间可