ATM技术概述(7月培训)

1、ATM技术概述,2004-8-10,ATM技术,ATM概述。 ATM网络及协议参考模型。 ATM业务流和网络管理。 ATM网络控制。,ATM与B-ISDN,ATM与B-ISDN 各种不同的业务信息，经过数字化后，都在一个网络中传送和交换，这就是综合业务数字网ISDN “综合” 一般具有四层概念，分别为综合接入、综合传输、综合交换和综合管理。. ATM是B-ISDN在标准ITU I.610E中定义的传输方式。,异步传送模式,异步传送模式ATM-Asynchronous Transfer Model ATM是建立在电路交换和分组交换基础上的一种新的交换技术，具有分组交换的可调带宽和高速传输以及电路

2、交换的低时延的特点，可以高效利用带宽资源； ATM网络控制管理稍显复杂。,ATM传输示意图,ATM信元,ATM采用固定长度的传输单元称为信元(CELL)。 ATM标准信元由53个字节构成，其中头5个字节为信元头用于传送路由、控制及校验信息，其余的48字节为信元的有效载荷部分，用于传送用户信息，或特定用途的控制与状态信息。 在传送信元时，从信元头部第一字节的最高位开始发送，直到信元有效载荷末尾字节的最低位为止。,ATM信元格式,用户网络接口UNI。 网络与网络互连以及信元传输接口NNI。,UNI接口结构,NNI接口结构,信元头各部分含义,GFC(4bit) 通用流控信息，用于接收方向流量控制UN

3、I）。 VPI(8bit) 虚通路(path)标识。 VCI(16bit) 虚通道(channel)标识。 CLP(1bit) 信元传送优先级。只能是0或1两种情况之一。0优先级为高优先级。 HEC(8bit) 信元头错误检查。对信元头前4个字节进行CRC计算的结果放在这一位置传送。接收方可通过HEC纠正信元头部的1位错，发现多位错。,信元头各部分含义续,PTI(3bit) 定义信元有效载荷类型。如下： 000 用户数据信元 未经历拥塞 AUU=0 001 用户数据信元 未经历拥塞 AUU=1 010 用户数据信元 经历拥塞 AUU=0 011 用户数据信元 经历拥塞 AUU=1 100 段O

4、AM F5信元 101 端到端OAM F5信元 110 资源管理信元 111 保留 其中的AUU表示用户到用户的信息，ATM层仅透传，不处理，相应功能由高层软件定义与执行,ATM分层结构,AAL CS子层 SAR子层 ATM层 流控、信头转换等 物理层 TC子层 PMD子层,ATM分层结构续,业务适配层AAL 将高层业务信息或信令信息适配为ATM信元流，包含两个子层。 汇聚子层CS： 汇聚高层业务或信令信息，并对汇聚的信息附加与适配类型相关的协议信息，或反之。 分段与组成SAR： 将已附加协议后的信息拆分为ATM信元流，或将信元流组装为已经附加协议的信息。,ATM分层结构续2,ATM层 执行V

5、P/VC连接(connect)流控功能；信元头 VPI/VCI提取与生成；信元头VPI/VCI地址翻译；信元复用和解复用；端口、连接流量统计等。 物理层 执行ATM层与传输媒介之间的适配功能，包括两个子层。 传输汇聚TC：信元速率解耦；信头HEC生成与检查；信元定界；传输帧适配；传输帧生成与恢复等。 媒介相关PMD：比特定时,ATM业务类别,CBR：恒定比特率业务。要求对应连接能够始终以PCR（峰值信元速率）传送信元数据，适应于话音、视频、电路仿真等时延敏感的业务。 rt-VBR：实时可变比特率业务。连接具有突发特性，能够长时间以SCR（持续信元速率）传送信元数据，适应于对时延或时延变化有严格

6、要求的业务，如语音、压缩视频等。 nrt-VBR：非实时可变比特率业务。连接不规定时延要求，但需要提供低的信元丢失率（CLR），适应于信令信息、大型文件传送等对时间不太敏感的业务。,ATM业务类别续,UBR：未指定比特率业务。不要求连接支持特定的QOS，对时延和CLR也未规定。可以完全不分配带宽。同一交换设备的所有UBR业务公正占用可用带宽和资源，适应于尽力而为的业务传送，如文件传送、电子邮件等。 ABR：可用比特率业务。连接可以使CLR保持在适当的水平。ABR连接使用闭环反馈控制系统，利用资源管理信元（RM）协商网元之间可以接受的传送速率，网元内所有ABR连接公正、动态地共享可用带宽和资源。

7、不规定时延和QOS，适应于LAN互连、LAN仿真等。,QOS可协商参数,最大信元传输时延(maxCTD)：能够满足CLR要求的端到端最大信元传输时延。可以跨越多个网元设备。 峰-峰信元时延变化（P-P CDV）：端到端最大传输时延与端到端固定时延的差值。 信元丢失率（CLR）：为连接商定或指定的CLR。对于不违反约定流量参数的连接，连接中信元丢失率不应超过这一设定值。,QOS非协商参数,信元差错率(CER) 错误信元/(成功传送信元+错误信元) 信元块严重差错率（SECBR） 严重差错信元块/发送信元块总数 信元误插率（CMR） 误插信元/时间间隔,QOS参数与业务类别,ATM适配类型,ATM

8、适配类型 ATM 论坛共定义了5种业务适配类型，分别为AAL1、AAL2、AAL3、AAL4、AAL5。其中的AAL3和AAL4已被合并为一类。 不同的适配类型服务于不同的业务类别。 许多边缘ATM交换机或接入复用器并不支持适配功能，或仅支持服务于信令功能的AAL5适配功能。,AAL适配类型续,AAL的业务类型： 分类标准：源与终点之间是否需要定时关系，是否面向连接，比特率是否固定 。 A类：电路仿真、固定比特率的视频业务 B类：可变比特率的视频与音频业务 C类：面向连接的数据传送（如帧中继） D类：无连接的数据传送 为了适应不同业务类型的需要，定义了4类AAL,分别为： AAL1、AAL2、

9、AAL3/4和AAL5。,AAL5适配,CPCS-SDU,CPCS-PDU净荷,PAD CPCS-PDU尾部,SAR-PDU净荷,SAR-PDU净荷,SAR-PDU净荷,信息段,信头,CPCS-PDU,AUU=0,AUU=0,AUU=1,ATM-SDU,ATM信元,AAL5适配续,缩写说明 CPCS-SDU：公共部分汇聚子层业务数据。 CPCS-PDU：公共部分汇聚子层协议数据。 PAD：填充数据。PAD数据保证经过适配之后的CPCS- PDU能够被48整除，即CPCS-PDU数据长度是信元有效载荷部分的整数倍。PAD包含的字节数为0-40。 SAR-PDU：SAR子层协议数据。 ATM-SD

10、U：ATM层业务数据。 AUU：指示CPCS-PDU信元流的开始和结束。,AAL5适配续2,CPCS-PDU尾部 CPCS-UU：1字节，用于透传用户至用户信息。 CPI：1字节，保证CPCS-PDU尾部为8字节，数据值设为0。 Length:2字节，指示CPCS-SDU的实际长度。 CRC32：4字节，用于校验CPCS-PDU中除CRC32之外的所有其它数据。,ATM VP 连接,VP连接不处理信元头的VCI。信元头的VCI直接从入向端口透传到出向端口。输入端口的VP被输出端口的VP替换。 1个VP连接内可以存在具有相同VPI、不同VCI的多个“连接”，这些“连接”共享1个VP连接的带宽和相

11、关的软硬件资源，但交换设备认为仅存在一个连接。,ATM VC连接,VC连接需要处理信元头的VPI/VCI，输入端口的VPI/VCI被输出端口的VPI/VCI替换。 属于1个端口的VPI/VCI“占用”独立的连接带宽和独立的软硬件资源。,ATM连接示意图,ATM交换示意图,VC60,VC61,VP1,VP2,VC60,VC61,VP3,VP6,VP8,VC80,VC81,VC80,VC81,VC90,VC91,VC90,VC91,ATM交换结构,信元传输方向,用户侧,交换设备,Ingress in,Ingress out,Egress out,Egress in,系统侧,ATM交换结构续,用户侧

12、：连接用户终端设备或ATM交换设备等 系统侧：连接背板或专用高速交换设备。 两次信元交换：在Ingress和Egress两个方向的in与out路径上都可以进行信元交换。 独立构造：当在交换设备内部将Ingress out和Egress in通路短接时，形成独立的交换设备，不再存在系统侧接口，但依然可以进行两次交换。,时隙,时隙 1个信元从输入端口开始进入交换设备到从输出端口完全送出的时间间隔。时隙的大小基本确定了交换设备的交换容量或吞吐量。 时隙与交换容量的关系 峰值交换容量=(53*8)/时隙 如时隙为680ns时，峰值交换容量约623Mbps。 ATM交换设备给出的交换容量常为有保障的吞吐

13、量应大于峰值交换容量值。,ATM复用方式,ATM算法,CAC算法 根据连接建立请求判断剩余资源是否能够满足要求。根据判断结果决定建立连接或者拒绝请求。该算法标准中没有规定实现方式。,UPC算法,UPC算法参数说明,T(k)第k个信元到达的实际时间。 TAT第k个信元到达的理想时间(TAT)。 I信元到达时间的增量值(Increment)，与当前TAT相加得出下一信元到达的理想时间。 L信元到达时间的限量值(Limit)，规定当前信元比理想到达时间提前的时间量。 该算法由ATM业务流控制标准ATM Forum TM 4.1和业务流控制标准 ITU I.371规定。,ATM OAM,OAM Operation Administr