ATM异步转移模式介绍

1、第十一章 异步转转移模式(ATTM) 1 什么是ATMM 人们们一般习习惯把电电信网分分为传输输、复用用、交换换和终端端等几个个部分。但但是近年年来随着着程控时时分交换换和时分分复用的的发展，电电信网中中的传输输、复用用和交换换这三个个部分已已越来越越紧密地地联系在在一 起了，开开始使用用传递(trranssferr moode)来统一一描述。目目前通信信网上的的传递方方式可分分为同 步传递递方式(STTM)和异步步传递方方式(ATTM)两种。如如ISDDN用户线路上上的2B+D，以及及数字电电话网中 的数字字复用等等级等均均属于同同步传递递方式，其其特点是是在由N路原始始信号复复合成的的时分

2、复复用信号号 中，各各路原始始信号都都是按一一定时间间间隔周周期性出出现，所所以只要要根据时时间就可可以确定定现在是是哪 一路的的原始信信号。而而异步传传递方式式的各路路原始信信号不一一定按照照一定时时间间隔隔周期性性地出现现， 因而需需要另外外附加一一个标志志来表明明某一段段信息属属于哪一一段原始始信号。例例如采用用在信元元前附加加 信头的的标志就就是异步步传递方方式。宽宽带ISDDN中ATM信元的的信头就就是一个个例子。 ATTM与STM传输方方式示意意图如图图111所示2 ATMM与电路路交换和和分组交交换的比比较 现代代通信网网中广泛泛使用的的是电路路交换和和分组交交换两种种方式。电电

3、路交换换方式适适用于电电话业务务。 分组交交换适用用于数据据业务。而ATM信元中承载的是宽带综合业务，既有电话业务，又有数据业务，还有其他业务。ATM采用的是ATM交换方式，它是一种新的交换方式，它既像电话交换方式那样适用于电话业务，又像分组交换方式那样适用于数据业务，并且还能适用于其他业务 。 电路路交换是是以电路路连接为为目的的的交换方方式。电电路交换换的过程程，就是是在通信信时建立立电路的的连接 ， 通信完完毕时断断开电路路。至于于在通信信过程中中双方是是否在互互相传送送信息，传传送什么么信息，这这些都 与交换换系统无无关。在在电话通通信中的的电路交交换方式式由于讲讲话双方方总是一一个在

4、说说，一个个在听，因因此电路路空闲时时间大约约是50%，如果果考虑到到讲话过过程中的的停顿，那那么空闲闲时间还还要多一一些。 当把电电路交换换方式用用在计算算机通信信中，由由于人机机交互(键盘输输入、阅阅读观察察屏幕输输出等)时间长长，因而而电路空空闲的时时间比50%还大，甚甚至可高高达90%，所以以电路交交换方式最大大的缺点点就是电电 路利用用率低。 分分组交换换是以信信息分发发为目的的，把从从输入端端进来的的数据分分组，根根据其标标志的地地址域和和控制域域 ，把它它们分发发到各个个目的地地，而不不是以电电路为目目的的交交换方式式。分组组交换是是把信息息分为一一个个的的数据分分组，并并且需要

5、要在每个个信息分分组中增增加信息息头及信信息尾，表表示该段段信息的的开始及及结束，此此外还要要加上地地址域和和控制域域，用以以表示这这段信息息的类型型和送往往何处，加加上错误误校验码码以检验验传送中中发生的的错误。 因因而可以以说，电电路交换换它只管管电路而而不管电电路上传传送的信信息。分分组交换换则对传传送的信信息进行行管理。 电路交换的主要缺点是在通信过程中独占一条信道。分组交换中，交换机根据数据分组上的地址域来确定送到目的地，因而，可以有许多个通信过程共享一个信道，这是分组交换的一个主要优点。 然而而，分组组交换却却具有信信息传送送的随机机时延的的缺点。因因为在电电路交换换中，如如果电路

6、路忙，呼呼叫就被被拒绝，只只要电路路一旦连连通，就就可以随随时把信信息传送送过去。在在分组交交换中，其其共享的的电路 有时可可能很空空，信息息可以马马上就传传送过去去，有时时可能很很忙，信信息就要要在分组组交换机机中排队队等候，排排队的长长度和等等候时间间是由电电路的忙忙闲来决决定的，这这就是不不确定的的随机时时延。当当然，在在 分组交交换机中中也采取取了流量量控制的的措施，以以便减少少这种时时延，即即当在交交换机中中等待的的数据分分 组过多多时，交交换机会会向各个个输入端端发出命命令，禁禁止它们们继续发发送信息息，或者者要求它它们改用用较 低速率率传送信信息。此此外，在在分组交交换中，对对收

7、到错错误的分分组数据据要求马马上重发发的反馈馈重发 机制也也增加了了随机时时延。随随机时延延对于计计算机通通信(数据业业务)问题不不大，但但对于话话音业务务来 说，随随机时延延就不可可容忍了了。 宽宽带ISDDN中传送送的是ATM信元，ATM信元从从概念上上讲与数数据分组组相似。但但是，由由于宽带带ISDDN要 提供各各种业务务，而对对话音、电电视图像像、立体体声音乐乐等是不不能容忍忍随机性性延迟的的，因而而对于AT M信元的的交换就就不能照照搬分组组交换方方式，而而需要一一种新的的交换方方式，这这就是ATM交换方方式。 近年年来，由由于光纤纤通信的的迅速发发展，不不仅通信信能力极极大提高高，

8、而且且传输错错误也微微乎其微微，因而而在分组组交换的的基础上上产生了了帧中继继等快速速分组交交换方式式，把检检错纠错错功能放放在终端端设备， 从而减减少了时时延，提提高了速速率。ATM交换方方式也属属于快速速分组交交换，但但它不仅仅仅是简简化了控控制，提提高了速速率的分分组交换换，同时时为了满满足实时时业务的的要求，还还使用了了一些电电路交换换中的方方法。ATM改进了了电路交交换的功功能，使使其能灵灵活地适适配不同同速率的的业务；ATM改进了了分组交交换功能能，满足实时时性业务务的要求求。所以以ATMM交换方方式又可可以看作作是电路路交换方方式和分分组交换换方式的的结合。 电路路交换，分分组交

9、换换和ATM交换方方式的比比较如表表111所示。 优 点 缺 点电路交换1适合固固定速率率的业务务。2没有接接入时 延。1信息速速率种类类较少。2网络资源及电路利用率不高分组交换1适合可可变速率率的业务务。2通过合合并若干干个分组组，可以以达到各各种速率率 1由于时时延大，不不适合实实时业务务。2可变的的分组长长度增加加了处理理成本。ATM交换换1通过给给一个逻逻辑连接接分配若若干个信信元，可可以达到到各种速速率。2 可以更更好地利利用网络络资源，如如动态容容量分配配，统计计复用等等不同速速率的连连接。1面向 分组，对对于实时时业务需需要附加加的机制制。2分组装装拆会引引起一些些时延3 ATM

10、M的基本本概念和和原理3.1 AATM的基本本特征AATM的基本本特征是是信息的的传输、复复用和交交换都是是以信元元(ceell)为基本本单位。按按照CCIITT的建议 ，每个个信元的的长度为为53个字节节，其中中前面5个字节节为信头头，用来来表示这这个信元元来自何何处，到到何处去去，是什什么类型型等。后后面48个字节节是要在在线路上上传送的的信息。由由于ATM有信头头，所以以会有一一部分线线路传输输能力用用在信头头上。因此，用用户可以以使用的的传输速速率将不不是1555.522Mbiits ，而是1555.522Mbiit/553*448=1140MMbitts。 ATTM是定定长度的的信元

11、，它它可以适适应用户户不同速速率分配配的要求求。例如如，某用用户要与与A、B、C三 个用户户通信，其其速率分分别为20、40、60MMbitts，这样样在用户户线路上上每出现现一个给给A的信元元， 就会有有两个给给B的信元元和三个个给C的信元元。由于于上述三三个通信信用户合合起来的的速率是是1200Mbiits ，尚未未达到1555.522Mbiits，因此此线路还还会有一一些时间间处于空空闲状态态。所以以ATM可以非非常灵 活 地适配配各种不不同速率的的要求，用用户几乎乎可以按按任何方方式把信信道分割割成任意意多个不不同速率率的子信信道。只只要它们们的速率率之和不不超过信信道的总总容量，即1

12、55.52Mbits就可以。3.2 AATM的信元元结构AATM信元结结构如图图112所示。 图中中：UNI为用户户网络络接口；NNI为网络络节点点接口；GFC为一般般流量控控制域；VPI为虚路路径 标识符符；VCI为虚通通道标识识符；PT为净荷荷类型，即即后面48个字节节信息域域的信息息类型；RES为保 留位，可可以用作作将来扩扩展定义义，现在在指定它它恒为0；CLP为信元元丢弃优优先权，在在发生信信元冲突突时，CLP用来说说明该信元是否否可以丢丢掉；HEC为信头头校验码码，检验验多项式式，这个个字节用用来保证证整个信信头的正正确传输输。 3.3 AATM的虚路路径和虚虚通道 在信信元结构构

13、中，VPI和VCI是最重重要的两两部分。这这两部分分合起来来构成了了一个信信元的路路由信息息， 也就是是这个信信元从哪哪里来，到到哪里去去。ATM交换机机就是根根据各个个信元上上的VPIVCI来决定定把 它们送送到哪一一条线路路上去。 用同同步时分分复用的的办法可可以把一一条通信信线路分分割成若若干个子子信道，如如一条窄窄带ISDDN用户线线路 可以分分割成两两个64kkbittsB信道和和一个16kkbitts的D信道。在在异步传传递方式式中，使使用虚路路径和虚虚通道的的概念，也也可以把把一条通通信线路路划分成成若干个个子信道道。例如如在一条条宽带ISDDN用户线线路上，要要进行5个通信信，

14、其中中到A地三个个通信，到B地两个通信，这些通信里有电话通信，数据通信，图像通信等。可以用VPI=1表示向A地的通信，VPI=2表示向B地的通信。到A地的三个 通信分别用VCI=4、VCI=5、VCI=6来代表，到B地的两个通信用VCI=5、VCI=6来表示。在线路上所有VPI=1的信元属于一个子信道，所有VPI=2的信元属于另一个子信道，一般把这两个子信道都叫做虚路径，每个虚路径还可划分为若干个虚通道。图113所举的例子就是2个虚路径和5个虚通道。 宽宽带ISDDN用户线线路采用用ATM方式的的重要优优点是可可以灵活活地把用用户线路路分割成成速率不不同的各各个子信信道，以以适应不不同的通通信

15、要求求。这些些子信道道就是虚虚路径和和虚通道道。在不不同的时时刻，用用户的通通信要求求不同，虚虚路径和和虚通道道的使用用就不一一样。当当需要某某一个通通信时，ATM交换机机就可为为 该通信信选择一一个空闲闲中的VPI和VCI，在通通信过程程中，该该VPIVCI就始终终表示该该通信在在进行， 当该通通信使用用完毕后后，某VPIVCI就可以以为其他他通信所所用了。这这仲通信信过程就称称为建立立虚路径径、虚通通道和拆拆除虚路路径、虚虚通道。 一条条虚路径径是一种种可适用用于所有有虚通道道的逻辑辑结构。一一个虚路路径标识识符内可可放入多多条虚通通道 。路径径通道道概念的的使用允允许ATM交换设设备以相

16、相同的方方式在一一条路径径上处理理所有的的通道。路 径可以将许多通道绑在一起作公共处理。对于要求服务类的连接(通道)公共处理是需要的。 图图114说明了了一条物物理链路路上的虚虚路径和和虚通道道之间的的逻辑关关系，可可以看到到逻辑路路径可携携带多条条逻辑通通道。这这是从逻逻辑角度度而不是是物理角角度看路路径和通通道。在在物理介介质上，虚虚路径和和通道并并不是并并行传 输的，ATM不利用用频率或或微波的的多路复复用。虚虚路径和和虚通道道在物理理介质上上是以相相同的波波长传 输的，区区分的方方法是在在信元标标头中插插入不同同的VPIVCI值。图115说明了了从物理理角度看看信元在在物理链链路上传传

17、输。 在路径径上的所所有输入入虚通道道都可导导向某些些输出通通道，这这便于数数据单元元的管理理。这种种处理的的优点是是更快地地吞吐及及在交换换设备上上较低的的内部延延迟。每每个连接接分配一一个唯一一的虚路路径标识识符(VPPI)和虚通通道标识识符(VCCI)。VPIVCI的组合合用来区区 分ATM网络内内部的一一个连接接。采用用VPIVCI标识符符，ATM网上的的许多端端点可以以互相映映射。在在同 一虚路路径上可可容纳许许多虚通通道，在在单条虚虚路径上上可支持持多达655536条虚通通道。每每个ATM端点可可支持256条虚路路径，每每条虚路路径可支支持655536条虚通通道。ATM网上单单一物

18、理理UNI接口可可支持的的总的路路径和通通道的组组合是1677772216个开发发连接。 3.4 AATM信元在在宽带ISDDN用户线线路上传传送的信信息都是ATM信元，所所以信令令也用ATM信元来来传送，传传送信令令的ATM信元叫叫做信令令信元。为为了区别别信令信信元和其其他ATM信元，将将信令信信元的信信头规定定一个特特定值。例例如，可可以规定定一个特特定的VPIVCI专供信信令信元元使用，其其他ATM信元都都不可以以使用。 也可以以规定一一个其他他的ATM信元永永远不用用的净负负荷类型型(PTT)，专供供信令信信元使用用。 除了了承载用用户信息息的信元元和信令令信元之之外，还还有空闲闲信

19、元如运运行维护护信元(OAMM)。如果在在线 路上没没有其他他消息发发送，则则发送“空闲信信元”可以起“填充”空闲信信道的作作用。运运行维护护信 元上承承载的是是宽带ISDDN的运行和和维护的的信息，如如故障，告告警等信信息，它它是ATM交换机机经常定定时发送送的48字节信信息域，其其内容是是事先规规定好的的，收到到这些信信元的交交换机，根根据这些些信元误误 码来判判断线路路质量，如如是否有有故障告告警等。 ATTM信元元是定长长的，所所以时间间是被划划分成一一个个等等长的小小片段，每每个小片片段就是是ATM的信元元， 它有点点类似于于同步时时分复用用情况，但但不同于于分组交交换网中中的情况况

20、。 话音音、活动动图像等等恒定速率的实时时性信号号，在装装入一个个个ATM信元后后，应该该是每隔隔一个固固定的时时间间隔隔出现一一次。例例如，64kkbitts话音信信号装入入1555.522Mbiits的ATM信元，因因为每个个信元内内有488=3384bbit用户信信息，所所以每秒秒钟内只只出现6400003844=1667个装载载该话音音信号的的ATM信元，即即每隔6ms出现一一次。如如果这些些ATM信元在在经过宽宽带ISDDN后的随随机性时时延不大大于某一一规定值值，那么么就可以以在接收收端重新新组合成成无失真真的话音音信号。 3.5 AATM的错误误检验与与时延 ATTM交换中中取消

21、了了信息反反馈重发发，这点点可以从从ATM信元的的定义中看出，它它没有对对整个信信元作错错误检验，而而是对信信头部分分的错误误检验(HEEC)。实际际上，当当某一个个ATM信元的的信头部部分错了了，也不不会反馈馈重发，而而是把该该ATM信元丢弃弃。这是是因为一一方面光光纤传输输线路质质量很高高，出现现差错的的可能性性很小，另另一方面面对于要要求实时时性高的的话音和和电视图图像，小小部分的的差错对对其影响响不大。 对于不不能容忍忍差错的的计算机机数据业业务，则则可以通通过在终终端上附附加反馈馈重发功功能的办办法来消消除通信信网中发发生的传传送差错错。 除了了反馈重重发造成成的随机机时延外外，一个

22、个ATM信元还还可能会会在交换换机内部部及中继继线路上上延迟， 在中继继线路上上的延迟迟，主要要是排队队造成的。ATM交换机机具有当当线路上上没有足足够通信信能力来来满足用用户通信信要求时时，可以以发送一一个信令令信元给给终端，告告诉它现现在“忙”。ATM可以根根据用户户 业务类类型对通通信能力力规范其其要求，对对有的业业务在“忙”时可以以丢掉一一些信元元，对有有的业务务， 则可以以在交换换机中多多等一会会儿。但但那些可可以丢掉掉一些信信元的业业务，也也可能会会有一些些信元比比较重要要 ，绝不不可以丢丢掉，对对于这样样的信无无，可以以使用ATM信头中中的信元元丢弃优优先级(CLLP)予以标标志

23、。 为了不不使ATM交换系系统的控控制处理理负担太太重，可可以采用用虚路径径(VPP)和虚通通道(VCC)两级管管理的办办 法。通通过虚路路径对交交换机连连接到各地的的线路进进行宏观观管理，通通过虚通通道对各各个通信信进行微微观 管理。在在正常情情况下，交交换机向向各个方方向的信信息流量量分布总总是可以以统计或或估计的的，可而而可以预预 先对虚虚路径进进行大致致的分配配。这样样，在呼呼叫到来来时就会会给有空空余通信信能力的的虚路径径中分配配 一个虚虚通道。在在虚路径径和虚通通道两级级管理时时，ATM交换机机也可分分为进行行虚路径径交换和和虚通道道交换两两类，当当虚通道道交换机机找不到到虚路径径

24、放置新新的呼叫叫时，它它可以通通知有关关的虚路路径交换换机 调整虚虚路径。当当然，虚虚路径交交换机自自己也可可以根据据各条虚虚路径上上的信息息流量来来进行调调整。4.1 AATM协议模模型的作作用 AATM提供了了一套网网络用户户服务，但但与网络络上传输输的信息息类型无无关。这这些服务务由ATM协议参参考模型型定义。模模型定义义出对高高层的服服务和操操作维护护ATM网络所所需的功功能。如如图116所示。 4.2 AATM协议参参考模型型 图1117为ATM协议参参考模型型。 ATTM在逻逻辑上可可按三个个层面描描述: 用户户平面是用户户协议之之间的接接口，如如IP或SMDDS和ATM等协议议的

25、接口口互相协协调。 管理理平面使ATM栈的各各层互相相协调。 控制制平面使信令令传送以以及虚电电路的建建立和拆拆除互相相协调。 ATTM协议议由通信信所需的的有关ATM层组成成，每层层的功能能见表112。4.3 适适配层AALLAATM适配层(AAAL)，负责责适配从从用户平平面来的的信息，以以形成ATM网可利利用的格格式。 送给给ATM的信息息可有多多种格式式，ATM网可以以传输数数据、语语音以及及视频信信息，每每一种都都要求ATMM 网络有有不同的的适配。因因此，ATM定义了了不同类类型的AAL服务。 数据协协议必须须生成与与ATM网适配的信息单单元(包)。TCPIP是最常用用的一种种协议

26、。TCPIP协 议将交给ATM适配层层一个IP数据包包，这个个包可能能非常大大，其长长度也许许是几百百或几千千字节。ATMM 网只传传输53字节的的单元，AAL必须为IP包作分分割准备备，然后后将其分分割成ATM层可接接受的单单元 信元(ceell)。 AATM层利用53个字节节中的5个字节节提供网网络服务务(路由、优优先级以以及阻塞塞控制)，只有48个字节节作为用用户信息息载体。因因此，ATM适配层层必须将将大的IP包适配配成ATM网络可可接受的的格式。AAL将I P包分割割成48字节的的单元用用来作为为信元的的载体部部分，信信元载体体信息再再提交给给ATM层，作作为信元元 的一部部分。 再

27、看一一下图117，AAL分成两两个主要要子层：汇聚子子层(CSS)和分割割拼接子子层(SAAR)。 层管理高层高层功能AAL层层CS子层会聚功能即即将业务务数据变变换成CS数据单单元 SAR子层层会聚功能分分段与重重组，在在此层内内以信元元为单位位对CS数据单单元分段段 或重组组，即将将业务数数据变换换成CS数据单单元 ATM层流量普控，信信头的产产生提提取，信信元的VPIVCI交 换、信信元复用用和分用用物理层TC子层层信元速率解解耦，HEC信头序序列产生生验证证 信元定定界(识别)，传输输帧自适适应产生生恢复复 PM子层比特定时，物物理载体体汇汇聚子层层CS(Connverrgennce)

28、：AAL的CS层负责责为来自自用户平平面(如IP包)的信息息单元作作分割准准备 。进行行这种准准备的目目的是让让CS层能够够将这些些包再拼拼接成原原始状态态。 为执执行这一一功能，CS要求有有控制信信息，控控制信息息附在用用户信息息上。CS控制信信息包括括标头和和后 缀或只只是后缀缀。控制制信息的的利用是是由AAL服务的的类型决决定的。CS控制信信息将与与用户数数据一起起 放在信信元的载载体部分分。 分割割及拼接接子层SARR(Seegmeentaatioon aand Reaasseemleely)：SAR子层将将来自汇汇聚层的的信息单单元( 叫作汇汇聚子层层协议数数据单元元CSPDUU)分

29、割成48字节的的载体。ATM层只能能处理53字节的的信息单单 位，其其中含有有48个字节节的载体体部分。这这部分是是用户实实际通信信的有用用信息(包括像TCPIP信息这这样的协协议开销销)。穿越越边界从从ATM适配层AAL进入ATM层的信信息单元元只能是是48个字节节长(一个信信元载体体)，从ATM层返回回到AAL层的信信息单元元也只能能是48字节，任任何其他他单元都都不能通通过AAL和ATM层之间间的这条条分界线线。 ATTM适配层层具有一一种称作作层管理理项(LMME)的控制制功能，层层管理项项也可称称为管理理项(MEE)。管理理项的功功能是启启动和控控制对ATM层的连连接请求求。另外外，

30、它协协调提交交给ATM层的用用户数据据和控制制信息 。 AAAL的作作用和5种类型型的业务务归纳如如下： ATTM适配配层的作作用，是是把来自自协议栈栈高层的的用户通通信业务务量转换换成可以以纳入ATM信元的的定长字字节与格格式，并并在目的的地地址址把它转转换成原原来形式式，也可可以完成成不同速速率和特特性的业业务入网网适 配。 ITTU(国国际电信信联盟)定义了5种类型型的AAL。AALL1传输数数字话音音、视频频之类比比特率恒恒定的通通信 业务。适适用于对对信元丢丢弃与时时延均敏敏感的场场合，并并用来仿仿真常规规的租用用线路，但但要耗去去有效负负荷中48字节的1个字节节，即为为信头信信息增

31、加加1个字节节，以供供编排序序列号码码之用，信信元中的的有效负负荷只剩剩下47个字节节。AALL2用于分分组话音音之类对对时间参参数敏感感的可变变比特率率通信业业务。AALL34处理面面向突发发性连接接的通信信业务，如如差错消消息或变变速率无无连接业业务、文文档传送送业务， 它可用用于容许许延时但但不容许许信元丢丢弃的业业务。为为保证信信元丢弃弃尽可能能的小，AAL34对每一 信元实施差错检测，并采用一种较复杂的纠错机制，要耗去有效负荷每48字节中的4个字节。AAL 5 适用于处理开销比AAL34小的突发性LAN数据流，故也可称它为简单有效的自适应层(SEA L)。AAL业务分类示于表113。

32、业务分类ABCDX连接模式连接型非连接型连接型端端的的定时要求不要求由用户定义义 比特率恒定(CBBR)可变(VBBR)由用户定义义 应用举例固定比特率率的话音音、活动图图像可变比特率率的 话音、活活动图像数据通信数据通信LLAN间连接接AAL类型型类型1类型2类型3类型4用户定义4.4 AATM层 ATTM层负负责生成成信元，它它接受来来自AAL的48字节载载体并附附加上相相应5字节信信元标头头。ATM层支持持连接的的建立，并并汇集到到同一输输出端口口的不同同应用的的信元，同同样也分分离从输输入端口口到各种种应用 或输出出端口的的信元。当ATM层看到信元载体时，它并不知道、也不关心载体的内容

33、，载体只不过是要被传输的0或1信息符号。 因为为ATM层不管管载体的的内容，所所以它与与服务无无关，它它只负责责为载体体生成信信元标头头并附给给载体 ，以形形成信元元标准格格式。跨跨越ATMM层到物物理层的的信息单单元只能能是53个字节节的信元元。 ATTM支持持点对点点、一点点对多点点以及多多点对多多点连接接。ATM层的主主要功能能和责任任如下： 一一般流量量控制； 信信元标头头生成； 信信元标头头去除； VVPI和和VCI值的转转换； 汇汇集信元元到物理理接口； 从从物理接接口分检检信元； 信信元速率率调整； 网网络阻塞塞控制； 信信元放弃弃； 交交通整形形； 交交通管制制； 连连接分配配

34、和取消消。4.5 物理层层 ATTM模型的的最下面面一层是是物理层层。物理理层由传传输汇聚聚子层和和物理介介质相关关层组成成。物理理层功能能是物理理线路编编码和信信息的传传输。 传输汇汇聚子层层的功能能是实现现物理层层汇聚协协议(PLLCP)。PLCP负责确确保整个个物理链链路上信信息的有有效传输输和接收收。物理理介质相相关(PMMD)子层负负责物理理介质性性质、bit定时及及线路编编码。 ATTM论坛坛为用户户到网络络的接口口定义了了下列物物理层接接口： SSONEET SSTS3数据速速率为1555.522Mbiits； DDS3数据速速率是44.7366Mbiits； 44B5B协议，数

35、数据速率率是1000Mbiits； 88B10B协议，数数据速率率是1555.522Mbiits。AATM接口描描述了特特定的线线路编码码，以此此来确定定ATM信元能能以正确确的可识识别的格格式到达达，这些些接口可可以由光光纤或铜铜线物理理介质支支持。光光纤介质质可采用用单模或或多模，铜铜介质可可以是同同轴电缆缆、 屏蔽或或非屏蔽蔽双绞线线。 SOONETT是同步步光纤骨骨干网，SDH的速率率基础与与SONNET相同。两两者有微微小差别别。差别别之一是是S DDH的基本本速率为STS3C，速率率为155552MMbitts。 DS3接口用用于实现现ATM网络的的广域连连接。 4BB5B接口用用

36、于实现现ATM网络的的局域连连接。 8BB10B接口用用于ATM网络局局域连接接。 46 协协议参考考模型(OSSI)的数据据流 现以以10224字节TCP信息域域为例说说明OSI模型的的数据流流，见图图118。5 ATTM交换换结构 交换换结构将将决定ATM网络的的规模和和性能，其其设计方方法将影影响它的的吞吐量量、信元元阻塞、信信元丢失失以及交交换延迟迟等。交交换机路路由来自自输入端端口的信信元到输输出端口口的方法法。交换换机性能能和扩展展 特性、支支持广播播和多点点转发的的能力等等都取决决于交换换结构。交交换机主主要功能能是提供供将来自自输入端端口的信信元快速速有效地地路由到到输出端端的

37、方法法。而ATM交换机机将进行行单个信信元的输输入处理理，信 头的转转换以及及信元输输出处理理，以确确保信头头按输出出端口要要求转换换和信元元进入合合适的物物理链路路 。交换换设计可可分为下下列两大大类： 时时分交换换结构：包括共共享存储储和共享享总线； 空空分交换换结构：包括Bannyann,Deeltaa以及循循环交换换。5.1 时时分结构构 多路路时分交交换结构构在处理理信元交交换过程程中共享享公共的的内部设设施。时时分结构构通过一一个共享享设施 ，如内内部底板板或内存存，路由由所有交交换信息息从输入入端口到到输出端端口。多多路时分分最直接接的形式式是 使用共共享总线线。信元元通过这这个

38、共享享设施进进行传输输，必须须先请求求，获准准后才可可存取总总线。共共享 存储交交换结构构要求交交换机中中的所有有端口共共享对交交换存储储器的存存取。 共享享设施要要求在获获准存取取前，交交通必须须等待资资源的可可用性，如如果资源源正在使使用，则则交通必必须等待待这一资资源的释释放。竞竞争公共共享资源源是时分分结构的的主要特特征之一一。所有有的交通通使用单单个的设设施，所所以一个个瞬间只只能对一一个信元元进行操操作。在在大型网网络中，一一次处理理一个信信元，即即使速度度很快，共共享设施施仍会成成为潜在在的瓶颈颈。随着着吞吐量量需求的的增长，由由于存取取共资源源的冲突突机会增增加，所所以时分分结

39、构的的吞叶量量会下降降。 像共共享总线线系统这这样的共共享设施施的主要要优点就就是易于于扩展交交换端口口，只要要将扩充充端 口板插插入系统统就可增增加端口口，可是是，所有有端口必必须共享享公共资资源，或或是总线线或是内内存。随随着必须须存取 共享设设施的设设备数目目增加，这这些设施施被占用用的机会会也增加加。因此此，资源源的竞争争会引起起延迟 ，在等等待资源源可用时时，必须须采用缓缓冲机制制. 时分分交换有有一个设设备吞吐吐量的固固定上限限，这种种交换能能力的限限制不能能随端口口的增加加而增加加。 所以 ，当对对公共资资源的需需求增加加时，网网络性能能会受到到影响。交交换的吞吞吐量是是由公共共

40、资源的的速度确确定的，一一般不能能扩展，所所以无法法满足容容量的增增加。 共享享存储系系统要求求将进入入的信元元放入系系统存储储器，由由负责输输出信元元功能的的端口处处理器存存取。 为完成成特定的的信元功功能，每每端口的的处理必必须存取取公共的的存储设设施，在在执行信信元操作作前， 每个端端口必须须请求获获准后方方可存取取存储器器。输入入端口必必须将输输入信元元放入存存储器，经经端口处处 理器处处理完成成输出功功能。当当每个端端口存取取共享资资源时，其其他所有有端口必必须等待待，每个个等待存存取公共共设施的的端口必必须缓冲冲到达此此端口的的信元。共共享资源源限制了了交换器器及时地地对每个个信元

41、进进行服务务的能力力。 共享享总线具具有与共共享存储储系统相相同的限限制。单单个资源源由所有有端口共共享，每每个端口口必须等等待。 52 空空分结构构 空分分网络结结构提供供通过交交换构架架的多条条路径。与与共享存存储或底底板结构构不同，空空分结构构不依赖赖于共享享设施。多多条路径径的概念念允许多多个信元元同时通通过交换换器进行行传输。空空分结构构具有良良好的硬硬件扩展展性，可可以增加加端口而而不影响响交换器器的吞吐吐量，端端口不必必竞争单单一的共共享资源源。另外外 ，空分分结构随随着端口口数的增增加，性性能也获获得提高高。由于于交换机机性能可可随端口口的增加加而提高高， 所以在在理论上上交换

42、机机可容纳纳多少端端口不存存在上限限. (11)Baanyaan结构构 Baanyaan结构是是一种基基于22交换单单元的网网络交换换构架。Bannyann结构交交换单元元的构造造方法是是在 任意给给定的一一对输入入和输出出端口间间形成一一条路径径。多条条路径可可支持多多个信元元同时传传输。Banny aan结构是是一种自自路由结结构，在在信元进进入交换换器时将将路由前前缀附在在信元上上，后缀缀则定义义输出端端 口。内内在的交交换构架架式交换换单元可可利用路路由前缀缀信息，快快速地导导引信元元到达正正确的端端口。自自路由结结构可确确保所有有信元到到达由每每个信元元后缀信信息指定定的输出出端口。

43、 Baanyaan交换换结构的的优点是是互联特特性、高高效地处处理随机机到达的的数据，以以及可以以建立大大型的交交换结构构。 图1119示意了Bannyann结构。端端口A端和端端口C间的路路径只有有通过交交换单元元B才能建建立，没没有其他他路径可可使信元元到达交交换单元元C。端口D到端口L的路径径只通过过交换单单元K。每个个输入和和输出对对之间只只有唯一一的一条条路径，而而且路径径是单方方向的。 Baanyaan结构构的缺点点是连接接阻塞及及在大型型网络中中性能下下降。如如果两个个以上的的信元同同时请求求同一 个输出出端口时时，将发发生阻塞塞，只有有一条路路径且只只有一个个信无可可以通过过交

44、换构构架而其其他则被被阻塞。非非阻塞交交换允许许输入和和输出端端口之间间选择多多条路径径，因此此可保证证多个信信元同时时通过交交换构架架。(2)BaatchherBannyann结构 如果果信元在在进入交交换结构构之前先先按目标标点进行行排序，Bannyann结构将将具有无无阻塞特特性，每每一瞬间间每个输输出端口口只有一一个信元元请求。为为确保同同一输出出端口每每个瞬间间不会有有两个以以上的信信元请求求，Battcheer网络将将进行信信元排序序。Battcheer网络的的排序功功能将把把具有较较低地址址的信元元放在交交换单元元较高的的输出上上，如图图1110所示。 Baanyaan结构构将阻塞塞同时请请求同一一端口的的两个信信元之一一，除非非信元被被预先排排序。Battcheer结构的的使用将将使信元元在请求求输出端端口前先先进行排排序，排排序功能能有效地地消除两两个信元元同时请请求同一一端口的的机会。图1110说明Batcher排序阵列，而图1111则是Batcher排序阵列与Banyan路由阵列的组合，由此构成非阻塞的交换结构。 (33)Daaltaa结构 Daaltaa结构是Bannyann结