数据与计算机通信第11章课件

WilliamStallings

DataandComputerCommunications第11章异步传递模式1WilliamStallings

DataandCom协议体系结构类似于X.25的分组交换技术以及帧中继技术以离散数据块的形式发送数据单物理接口上复用多逻辑连接每个逻辑连接上的信息流被组织成长度固定的包－信元极少差错和通信量控制能力减少开销物理层数据率范围25.6Mbps到622.08Mbps2DataandComputerCommunications协议体系结构类似于X.25的分组交换技术以及帧中继技术2Da协议体系结构管理平面控制平面用户平面高层ATM适配层ATM层物理层层管理平面管理3DataandComputerCommunications协议体系结构管理平面控制平面用户平面高层ATM适配层ATM参考模型平面用户平面传递用户信息及控制信息控制平面执行呼叫控制以及连接控制功能管理平面平面管理整个系统的管理功能层管理协议实体内部的资源和参数4DataandComputerCommunications参考模型平面用户平面4DataandComputerCATM逻辑连接虚通路连接(VCC)类似X.25的虚通路基本的交换单元端用户之间建立网络全双工、长度固定的信元流用于用户网络之间以及网络与网络之间的交换虚通道连接(VPC)一群具有相同端点的VCC5DataandComputerCommunicationsATM逻辑连接虚通路连接(VCC)5DataandCATM连接的关系物理传输通路虚通路最基本的交换单元6DataandComputerCommunicationsATM连接的关系物理传输虚通路最基本的交换单元6Data虚通道的好处简化了网络结构提高了网络的性能与可靠性减少处理过程缩短连接建立的时间增强网络的服务7DataandComputerCommunications虚通道的好处简化了网络结构7DataandCompute使用虚通道

建立呼叫请求VCCVPC存在？建立一个新的VPC阻塞VCC或请求更多容量可以满足服务质量？请求满足？拒绝VCC请求建立连接8DataandComputerCommunications使用虚通道

建立呼叫请求VCCVPC存在？建立一个阻塞VCC虚通道连接的使用端用户之间运载端到端的用户数据运载控制信令VPC提供全部的容量端用户和网络实体之间控制信令两个网络实体之间网络通信管理路由选择9DataandComputerCommunications虚通道连接的使用端用户之间9DataandCompute控制信令-VCC处于互相独立的连接上半永久VCC元信令通道建立控制信令通道用户到网络的信令虚通路为呼叫控制信令建立VCC用户到用户信令虚通路在预先建立的VPC内两个端用户在没有网络的干预下建立或释放运载用户数据的用户间的VCC10DataandComputerCommunications控制信令-VCC处于互相独立的连接上10Dataand控制信令-VPC半永久性用户控制的网络控制的11DataandComputerCommunications控制信令-VPC半永久性11DataandCompuATM信元固定长度5个八位组首部，48个八位组信息字段短小固定长度信元的好处减少高优先级信元队列的时延交换时效率更高硬件上更容易实现12DataandComputerCommunicationsATM信元固定长度12DataandComputerATM信元格式13DataandComputerCommunicationsATM信元格式13DataandComputerCo首部格式一般流量控制用户网络接口中控制本地用户网络接口虚通道标识符虚通路标识符有效载荷类型e.g.网络管理或维护信息信元丢失优先级首部差错控制14DataandComputerCommunications首部格式一般流量控制14DataandComputer一般流量控制控制用户网络接口上的通信量减轻短期超负荷情况两组过程无控制传输受控传输每条连接都要标识为服从流量控制或不服从对于服从流量控制的连接可能一组受控（默认A）两组受控连接（A和B）流量控制由网络一侧在用户到网络的方向上实施15DataandComputerCommunications一般流量控制控制用户网络接口上的通信量15Dataand一组受控连接（1）终端设备－TE初始化两个变量TRANSMIT标识符设为1GO_CNTR信元计数器为0如TRANSMIT=1不受控连接的信元任意时间发送如果TRANSMIT=0任何连接上的信元都不能发送如果接收到HALT信号，TRANSMIT设为0保持直到NO_HALT信号接收16DataandComputerCommunications一组受控连接（1）终端设备－TE初始化两个变量16Data一组受控连接（2）如TRANSMIT=1不受控连接上没有信元传输如果GO_CNTR>0,TE可发送受控连接上的信元信元标记为受控连接上的信元GO_CNTR递减如果GO_CNTR=0,TE不能发送受控连接的信元TE根据接收到的SET信号设GO_CNTR为GO_VALUE空信号对GO_CNTR无影响17DataandComputerCommunications一组受控连接（2）如TRANSMIT=1不受控连接上没有信HALT的使用限制ATM的有效数据率应当是循环的如，将链路上的数据率降低到一半，发送HALT使得整个时间的50％是有效的采取可预测的、规则的模式实现18DataandComputerCommunicationsHALT的使用限制ATM的有效数据率18DataandC首部差错控制8比特差错控制字段根据首部其余的32比特计算得到可用作差错纠正19DataandComputerCommunications首部差错控制8比特差错控制字段19DataandCom接收器上HEC的操作20DataandComputerCommunications接收器上HEC的操作20DataandComputer信元首部差错的影响21DataandComputerCommunications信元首部差错的影响21DataandComputerC随机比特差错对HEC性能的影响22DataandComputerCommunications随机比特差错对HEC性能的影响22DataandComp基于信元的物理层没有用到帧结构连续的53个八位组的信元流信元以首部差错控制字段为基础取得同步23DataandComputerCommunications基于信元的物理层没有用到帧结构23DataandComp信元定界状态图24DataandComputerCommunications信元定界状态图24DataandComputerCom随机比特差错对于信元定界性能影响25DataandComputerCommunications随机比特差错对于信元定界性能影响25DataandCom定界成功时间与比特差错概率的关系26DataandComputerCommunications定界成功时间与比特差错概率的关系26DataandCom基于SDH的物理层在ATM信元流上增加一个结构添加STM-1(STS-3)帧运载基于ATM或STM的有效载荷某些特殊连接可以是使用SDH通道的电路交换连接SDH同步复用技术，多个ATM流特定地点组合，用比ATM层能够支持的比特率更高的速率构建接口27DataandComputerCommunications基于SDH的物理层在ATM信元流上增加一个结构27Data基于SDH的ATM信元传输在STM-1中的有效载荷形式28DataandComputerCommunications基于SDH的ATM信元传输在STM-1中的有效载荷形式28DATM服务种类实时服务恒定比特率(CBR)实时可变比特率(rt-VBR)非实时服务非实时可变比特率(nrt-VBR)可用比特率(ABR)不指明比特率(UBR)保证帧速率(GFR)29DataandComputerCommunicationsATM服务种类实时服务29DataandComputeCBR连续持续时间内具有可用恒定数据率对传输时延有相对严格的上限要求未压缩的声音和视频信息视频会议交互语音声音/视频分发声音/视频读取30DataandComputerCommunicationsCBR连续持续时间内具有可用恒定数据率30Dataandrt-VBR时间敏感的应用对时延和时延抖动有严格要求的应用rt-VBR应用的传输速率随时间变化e.g.压缩视频产生大小不同的图像帧序列均匀的帧传输速率数据率变化能够复用大量连接31DataandComputerCommunicationsrt-VBR时间敏感的应用31DataandComputnrt-VBR通过描述通信量的特性丢失和时延方面提供QoS的实质性改进对于端系统:峰值信元速率持续信元速率或平均信元速率衡量信元突发性或密集程度的度量e.g.航空订票,银行业务32DataandComputerCommunicationsnrt-VBR通过描述通信量的特性32DataandCoUBR用于承载CBR以及VBR通信量不是所有资源都被利用VBR通信量突发性容忍可变时延以及信元丢失的应用e.g.基于TCP的服务信元以FIFO原则发送“尽最大努力”的服务Back33DataandComputerCommunicationsUBR用于承载CBR以及VBR通信量Back33DataABR应用指明了所使用的PCR和MCR资源分配使容量达到它的MCR值未使用的容量在全体ABR间公平共享e.g.LAN互连Back34DataandComputerCommunicationsABR应用指明了所使用的PCR和MCRBack34DataGFR支持IP骨干子网设计的对基于帧的通信量做优化处理提供性能技术，要求网络元素注意帧或分组的边界允许用户为每个GFRVC保留容量35DataandComputerCommunicationsGFR支持IP骨干子网设计的35DataandCompuATM适配层支持那些不基于ATM的信息传递协议PCM话音Pcm话音应用从话音信号中产生比特流将比特组装成能够传输的信元产生平滑稳定的比特流给接收器IP把IP分组映射到ATM信元中将IP分割分组在ATM上使用IP现存的IP基础结构36DataandComputerCommunicationsATM适配层支持那些不基于ATM的信息传递协议36DataAAL服务常见的几种服务：传输差错控制拆装允许大块数据能够在ATM信元的信息字段中运载丢失和误插入信元情况的处理流量控制和时延控制37DataandComputerCommunicationsAAL服务常见的几种服务：37DataandComputAAL和ATM支持的应用类型电路仿真VBR语音和视频普通数据业务IP在ATM上（IPOA）ATM上的多协议封装(MPOA)IPX,AppleTalk,DECNET)LAN仿真38DataandComputerCommunicationsAAL和ATM支持的应用类型电路仿真38DataandCAAL协议会聚子层CS具体应用所需功能AAL通过SAP连接到AAL 上拆装子层SAR将从CS接收的信息打包成信元或从信元中将信息解包AAL类型类型1类型2类型3/4类型539DataandComputerCommunicationsAAL协议会聚子层CS39DataandComputeAAL协议40DataandComputerCommunicationsAAL协议40DataandComputerComm分段与重装PDU41DataandComputerCommunications分段与重装PDU41DataandComputerCAALTypes42DataandComputerCommunicationsAALTypes42DataandComputerCAALType1SAR将来自CBR数据源的比特打包和解包每个数据块（SARPDU）伴有一个序号SN（4比特）SN由CSI比特和3比特的SC组成SC便于检测PDU失序或丢失，并提供一个8个信元的帧结构没有定义CSPDUAAL1的CS子层功能主要是处理时钟和同步，不需要CS首部发送与接收过程以及CS/SAR关系发送：CSCSI→SARSN接收：由SC指定的信元1、3、5、7中CSI为4比特计数器值信元0、2、4、6中CSI支持对高层信息分块序号保护SNP（4比特）差错检测码序号字段纠错43DataandComputerCommunicationsAALType1SAR将来自CBR数据源的比特打包和解包AAL144DataandComputerCommunicationsAAL144DataandComputerCommunAALType2VBR适用于模拟数据（尤其是视频图像）的应用低速数据如电视新闻广播，主持人面容等图像变化小高速数据如篮球实况转播，图像画面变化大AAL2对如何实现高速传输尚无明确定义AAL2最初有关CS和SAR的规范已取消简单的服务与功能说明提供在I.363建议标准中对CS的重新排序和增加开销的格式未定义好SAR在AAL1首部基础上保留CSI和SC字段将SNP字段替换为信息类型字段IT,说明数据段是位于报文头部、中间还是尾部SAR增加了16比特尾部，因此净负荷减为45个八比特组长度指示LI(6比特)，指示最后新元的填充比特起始位置CRC(10比特)45DataandComputerCommunicationsAALType2VBR45DataandComputAAL246DataandComputerCommunicationsAAL246DataandComputerCommunAALType3/4两种服务无连接的服务面向连接的服务两种服务方式报文方式messagemode单个应用（如LAPD或LAPF）数据块以一个和多个信元传输流方式

streammode低时延要求的低速连续数据传输AAL3/4的两层拆装方式高层数据块封装在CPCSPDU,传递给SARSAR将该PDU分解为44个八比特组作为SARPDU净负荷CPCSPDU和SARPDU格式CPCSPDU的首部与尾部格式SARPDU首部与尾部CommonPartCS47DataandComputerCommunicationsAALType3/4两种服务CommonPartCSCPCSPDUs48DataandComputerCommunicationsCPCSPDUs48DataandComputerCAAL3/449DataandComputerCommunicationsAAL3/449DataandComputerCommAALType5向面向连接的高层协议提供流水线传输能力AAL5的目标减少协议处理额外开销减少传输额外开销确保与现有传输协议的适应性减小开销实现：省去CPCSPDU和SARPDU多数字段可行性：连接管理由高层负责，且ATM误码率极低例子：面向连接的服务不需要MIDVPI/VCI可用于cell-by-cellmultiplexing高层本身支持message-by-massagemultiplexing与AAL3/4额外开销相比CPCSPDU的字段数由6减为4，但给SDU增加的开销都为8八比特组SARPDU的字段数由5减为0，信元增加的开销由4八比特组减为0CPCSPDU和SARPDU格式CPCSPDUSARPDU(SDU)50DataandComputerCommunicationsAALType5向面向连接的高层协议提供流水线传输能力5AAL551DataandComputerCommunicationsAAL551DataandComputerCommunAAL5传输例子52DataandComputerCommunicationsAAL5传输例子52DataandComputerATM与IP的结合ATM具有传统电信网和传统分组网所不具有的优点高速综合业务支持能力传送多媒体业务能保证QoSATM价格昂贵，不可能取代巨大的电信网络和计算机网络ATM网络需要与IP网络结合ATM网络与高层应用的结合不如IP网络好Internet通信量剧增，需要高速ATM技术用于宽带主53DataandComputerCommunicationsATM与IP的结合ATM具有传统电信网和传统分组网所不具有的ATM与IP结合的实现模型覆盖模型把ATM看成数据链路层并在其上运行IP协议覆盖模型的方案（IPOA）传统的IPOA—ClassicalIPoverATMLANE—LocalAreaNetworkEmulationMPOA—Multi-ProtocoloverATM覆盖模型的改进——综合模型MPLS—Multi-ProtocolLabelSwitching是Cisco的TAGswitching和Ipsilon的IPSwitching等技术的综合54DataandComputerCommunicationsATM与IP结合的实现模型覆盖模型54DataandCoATM作为主干网,ATM的PVC相当于路由器间的直通链路IPOA模型的网络结构边缘路由器ATM交换机55DataandComputerCommunicationsATM作为主干网,ATM的PVC相当于路由器间的直通链路IIP网络的ATM主干网组成（1）边缘路由器同时具有IP地址和ATM地址IP地址：和其它边缘路由器通信的地址ATM地址：ATM交换机通信的地址,20个八比特组编码的NSAP

入口路由器/出口路由器（Ingress/Egress）入口（出口）：IP数据报经该路由器进入（离开）ATM主干网入口路由器的工作根据数据报目的地址查找下一站路由器（ATM主干网出口路由器）IP地址将ATM主干网看成是IP层下面的数据链路，从ATM的ARP表中根据出口路由器IP地址找出对应的ATM地址将查得的ATM目的地址与IP数据报一起交给数据链路层（ATM主干网的发送端ATM交换机）56DataandComputerCommunicationsIP网络的ATM主干网组成（1）边缘路由器56DataanIP网络的ATM主干网组成（2）ATM交换机发送端ATM交换机的工作接受入口路由器转来的ATM目的地址和数据报根据本交换机维持的一个ATM地址到VCI静态映射表，确定通向该ATM地址的VirtualCh