BN3 异步传递模式原理
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第21页
物 理 层
TC
PM
ATM物理层
两个子层: • 传输汇聚层 Transmission Convergence (TC)
– 帧（Framing） – 信元头差错控制（HEC）
ATM适配层 (AAL)
ATM 层
物理层
• 物理介质层 Physical Media Dependent (PMD)
– 物理介质编码
Add 5 Byte Headers with VPI/VCI and CLP Transmission Convergence Physical Media 第19页
数据传输过程
ATM 适配层 (AAL) ATM 层 ATM 层 ATM 适配层 (AAL) ATM 层
物理层
物理层
物理层
第20页
ATM协议参考模型子层及其功能
第17页
ATM 网络协议参考参考模型
用户数据 用户数据
ATM适配层 (AAL)
48B ATM净荷
SAP
ATM 层
ATM信元
SAP
物理层
码流
第18页
ATM信元的生成
有效载荷的处理
TCP Packet
IP Datagram IP Header TCP Header TCP Header App Data App Data
第7页
S2 1 S8 S1 S3 VC 2 S4
S6
S5
S8
S5
S7
面向连接: ATM 信元交换 • VC = S1, S4, S7, S8 • 数据通过同一条路径顺序到达
ATM交换特点
ATM交换的特点（结合了分组交换和电路交换
的优点）：异步时分复用，信道利用率高。采
用面向连接及53字节固定长度的信元，使网络 时延小而固定，且便于硬件处理；简化交换机 功能，将差错控制、流量控制从网内移至网外， 因而大大提高了网络的速率。
PT 3 1 PT
HEC
CLP
8
在 NNI
比特
HEC
12
16
3
1
8
首部差错控制 HEC (Header Error Control) 8 bit 字段，只对首部的前四个字节 （但不包括有效载荷部分）进行 CRC 检验，并将检验结果放在 HEC 字段中。
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
效
载
荷
在 UNI
Virtual Path (VP)
Virtual Channels (VC)
一条虚通路（VP） 包含许多条许通道（VC）
虚通道（VC） 是 ATM 网络端点之间 的逻辑通路
连接标志 = VPI/VCI
第12页
ATM 交换的基本原理
数据 z y 信元 y 信头 x x l1
t
l2
数据 队列
O1 O2
k l
k i
n n
s
s
x ln
Oq
m
g
g
输入信头
翻译表 输入链路 时隙 x y z x y s
l1
. . .
信头/链路 翻译表 输出电路 时隙 k O1 m O2 l Oq
O1 O2 Oq
n i g
输出信头
ln
VP交换和VC交换（1）
VC 交换／交叉连接
VCI 1 VCI 2 VCI 3 VCI 4 Port 2 VCI 4
网络技术（基本模型）
网络分层
网络高 层功能 ATM层传 输功能 虚通道VC 虚通路VP ATM传 输网络 传输路径 物理层传 输功能 数字段 再生段
第11页
B-ISDN 网络
网络技术（VP和VC）
Virtual Channels (VC)
ATM 物理连接 虚通道连接 Virtual Channel Connection (VCC) E3 OC12 Virtual Path (VP)
VPI 8 VPI
VCI 16 VCI
PT
3 1
HEC CLP 8
在 NNI
比特
PT
3 1
HEC
12
16
8
信元丢失优先级 CLP (Cell Loss Priority) 1 bit字段，指示信元的丢失优先级。
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
效
载
荷
在 UNI
比特
GFC 4
VPI 8 VPI
VCI 16 VCI
HEC CLP 8
在 NNI
比特
HEC
12
16
3
1
8
VPI/VCI，路由字段，总共24 bit。 VPI/VCI 和帧中继中的 DLCI 字段的作用相似。 UNI 的 VPI/VCI字段中的 VPI 占 8 bit
UNI 的 VPI/VCI字段中的 VCI 占 16 bit
ATM 信元 字节 5 48
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
效
载
荷
VPI VCI PT HEC 在网络到网络接口 UNI GFC NNI (Network-to-Network Interface) 比特 4 8 16 3 1 CLP 8
VPI VCI PT HEC 在 NNI 用户到网络接口 UNI (User-to-Network Interface) 比特 12 16 3 1 8
UNI
• 这种从一跳到另一跳的转发就是信元转发
第15页
ATM概述 ATM基本概念 ATM网络协议参考模型
物理层 ATM层 AAL层
第16页
ATM 网络协议参考参考模型
管理面
面 控制面 用户面
高层
高层
层 管 管 理 理
ATM 适配层 I.362/363 ATM 层 I.361 物理层
在发送时， SAR 子层将 CS 子层传下来的协 议数据单元 CS-PDU 划分成为 48 字节的单 元，交给 ATM 层作为信元的有效载荷。 在接收时， SAR 子层进行相反的操作，将 ATM 层交上来的 48 字节长的有效载荷装配 成 CS-PDU。 SAR 子层就使得 ATM 层与上面的应用无关。
第37页
ATM协议模型
ATM适配层
ATM业务和AAL分类
业 务 种 类 定 时 关 系 比 特 率 连 接 方 式 业 务 举 例 AAL 类 型
A类 实 时 恒 定 电 路 仿 真 AAL1
B类
C类 非 实 时 可 变
D类
面 向 连 接 视 频 AAL2
无 连 接 面 向 连 接 数 据 无 连 接 数 据 AAL3/5 AAL4
VP 交换／交叉连接
Port 1 VCI 1 VCI 2 VPI 1
VPI 1
VPI 3
VPI 2
VPI 2
VPI 3
VCI 3
VCI 1 VCI 2
VPI 4
VPI 5
VCI 1 VCI 2
Port 3
第14页
VP交换和VC交换（2）
虚信道连接 (VCC) 虚通路连接 (VPC)
UNI
NNI VC Switch VPI = 1 VCI = 1 VP Switch VPI = 2 VCI = 44 NNI VC Switch VPI = 26 VCI = 44 VPI = 20 VCI = 30
ATM技术原理
第1页
内容
•概述 •ATM基本概念
•ATM协议参考模型
•ATM服务质量约定 •ATM流量控制
第2页
概述
第3页
概述——ATM 特 点 介 绍
语音 数据 图象 信元
支持多种业务类型，提供QOS 适用于 局域网和广域网使用短小固定长度的信元 的分组交换（53字节），便于硬件处理。 面向连接，提供对小时延业务的支持 具有很好的流量管理
码流
第22页
• 物理层功能
• 传输会聚子层
– 传输帧的产生/恢复：根据物理媒体的具体类型，确定 传输帧的格式。 – 传输帧的适配：将传输的信元适配到相应传输帧的负 载区。 – 信元定界：从连续的比特流中分割出信头。 – HEC产生/验证 – 信元速率解耦：使有效ATM信元与传输系统的有效负 载容量适配。
• 物理媒体子层
– 负责在物理媒体上正确传输和接收比特，其中包括比 特传送、比特定位、线路编码和光电转换。
第23页
ATM层
• 信元头的加入及除去 • 信元转发 • 不同连接的信元多路复用及解复用
ATM 适配层 (AAL)
ATM 层
ATM cell
物理层
第24页
ATM 的信元结构
ATM 信元有两种不同的首部
话音信号 A/D 视频信号 A/D 数据信号 ATM 层 AAL 层 长度可变的突发数据分组 48 字节数据块
AAL 层 ATM 层 53 字节信元 48 字节数据块 数字化的采样信号
AAL 层 ATM 层 压缩的编码信号 48 字节数据块 图像帧
53 字节信元
53 字节信元
汇聚子层 CS
(Convergence Sublayer)
首 部
有
效
载
荷
在 UNI
比特
GFC 4
VPI
8 VPI
VCI
16 VCI
PT 3 1 PT
HEC CLP 8
在 NNI
比特
HEC
12
16
3
1
8
NNI 的 VPI/VCI字段中的 VPI 占 12 bit
NNI 的 VPI/VCI字段中的 VCI 占 16 bit
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
比特
GFC 4
VPI 8 VPI
VCI 16 VCI
PT 3 1 PT
HEC
CLP
8
在 NNI
比特
HEC
1 8
12
16
3
AAL层
两个子层:
汇聚层 Convergence Sublayer (CS)
分段和重组
ATM 适配层 (AAL) ATM 层
（ Segmentation and Reassembly (SAR)
AAL层
AAL1：端点之间需要定时关系CBR业务， 包括CBR视频和CBR语音 AAL2：端点之间需要定时关系的VBR业 务，包括压缩视频和压缩语音 AAL3/4：端点之间不需要定时关系的面 向连接和无连接的VBR业务，数据业务 AAL5：端点之间不需要定时关系的面向 连接和无连接的VBR业务，数据业务
物理层
48Byte 信元净荷
第32页
AAL层
ATM 适配层 (AAL)
PBX
AAL
ATM 层
C S
S A R
物理层
汇聚层CS：信元开销
分段和重组 SAR：包（Packet）和信元（Cell）的 相互转换
第33页
AAL 层将 48 字节长的数据块 交给 ATM 层，加上 5 字节的首部后 变成 53 字节的信元
效
载
荷
在 UNI
比特
GFC 4
VPI 8
VCI 16
PT 3 1 PT
HEC CLP 8
在 NNI
比特
VPI
12
VCI
16
HEC
3
1
8
有效载荷类型 PT (Payload Type) 3 bit字段， 用来区分该信元是用户信息或非用户信息。
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
效
载
荷
在 UNI
比特
GFC 4
第4页
ATM信元
主要标识虚电路 5 字节 信元头 53 字节 48 字节 有效载荷
ATM 信元
第5页
虚电路（面向连接）
在数据传输之前，根据信令过程分配相 应的传输网资源 优势：有利于保证服务质量
第6页
虚电路（面向连接）
S2 1 S6 1 S1 S3 2 S4 2 S7 无连接: 包（Packet）转发路由 • Path 1 = S1, S2, S6, S8 • Path 2 = S1, S4, S7, S8 • 数据通过不同的路径无序到达
使 ATM 系统可对不同的应用（如文件传送、 点播视像等）提供不同的服务。每一个 AAL 用户通过相应的服务访问点 SAP（即应用程 序的地址）接入到 AAL 层。在 CS 子层形成 的协议数据单元叫做 CS-PDU。
分段和重组子层 SAR (Segmentation And Reassembly)
通用流量控制 GFC (Generic Flow Control) 4 bit 字段，通常置为 0。 GFC 用来在共享媒体上进行接入流量控制， 现在的点到点配置不需要这一控制功能。
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
效
载
荷
在 UNI GFC
比特 4
VPI 8 VPI
VCI 16 VCI
PT 3 1 PT
高 层 CS AAL SAR ATM 高 层 功 能 会 聚 分 段 与 重 组 通 用 流 量 控 制 信 头 产 生 与 获 取 信 元VPI/VCI 翻 译 信 元 复 用 和 分 离 信 元 速 率 解 藕 HEC 产 /验 生 证 信 元 定 界 传 输 帧 适 配 /恢 传 输 帧 产 生 复 比 特 定 时 物 理 媒 介
第8页
多业务
数据(LAN、FR、IP、DDN) 话音 视频（实时，非实时） 图像 多媒体
语音 数据 图象 信元
第9页
ATM简介 ATM基本概念
网络技术 VP、VC介绍 ATM交换 ATM信令 ATM网络服务参数 ATM业务类型
ATM网络协议参考模型
第10页
TCP
IP LLC/SNAP
LLC
LLC
IP Header
IP Header
TCP Header
TCP Header
App Data
App Data
Convergence cell tax Sublayer (CS) AAL SAR ATM PHY
Put in 48 Byte Cells SAR into PDU
物 理 层
TC
PM
ATM物理层
两个子层: • 传输汇聚层 Transmission Convergence (TC)
– 帧（Framing） – 信元头差错控制（HEC）
ATM适配层 (AAL)
ATM 层
物理层
• 物理介质层 Physical Media Dependent (PMD)
– 物理介质编码
Add 5 Byte Headers with VPI/VCI and CLP Transmission Convergence Physical Media 第19页
数据传输过程
ATM 适配层 (AAL) ATM 层 ATM 层 ATM 适配层 (AAL) ATM 层
物理层
物理层
物理层
第20页
ATM协议参考模型子层及其功能
第17页
ATM 网络协议参考参考模型
用户数据 用户数据
ATM适配层 (AAL)
48B ATM净荷
SAP
ATM 层
ATM信元
SAP
物理层
码流
第18页
ATM信元的生成
有效载荷的处理
TCP Packet
IP Datagram IP Header TCP Header TCP Header App Data App Data
第7页
S2 1 S8 S1 S3 VC 2 S4
S6
S5
S8
S5
S7
面向连接: ATM 信元交换 • VC = S1, S4, S7, S8 • 数据通过同一条路径顺序到达
ATM交换特点
ATM交换的特点（结合了分组交换和电路交换
的优点）：异步时分复用，信道利用率高。采
用面向连接及53字节固定长度的信元，使网络 时延小而固定，且便于硬件处理；简化交换机 功能，将差错控制、流量控制从网内移至网外， 因而大大提高了网络的速率。
PT 3 1 PT
HEC
CLP
8
在 NNI
比特
HEC
12
16
3
1
8
首部差错控制 HEC (Header Error Control) 8 bit 字段，只对首部的前四个字节 （但不包括有效载荷部分）进行 CRC 检验，并将检验结果放在 HEC 字段中。
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
效
载
荷
在 UNI
Virtual Path (VP)
Virtual Channels (VC)
一条虚通路（VP） 包含许多条许通道（VC）
虚通道（VC） 是 ATM 网络端点之间 的逻辑通路
连接标志 = VPI/VCI
第12页
ATM 交换的基本原理
数据 z y 信元 y 信头 x x l1
t
l2
数据 队列
O1 O2
k l
k i
n n
s
s
x ln
Oq
m
g
g
输入信头
翻译表 输入链路 时隙 x y z x y s
l1
. . .
信头/链路 翻译表 输出电路 时隙 k O1 m O2 l Oq
O1 O2 Oq
n i g
输出信头
ln
VP交换和VC交换（1）
VC 交换／交叉连接
VCI 1 VCI 2 VCI 3 VCI 4 Port 2 VCI 4
网络技术（基本模型）
网络分层
网络高 层功能 ATM层传 输功能 虚通道VC 虚通路VP ATM传 输网络 传输路径 物理层传 输功能 数字段 再生段
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B-ISDN 网络
网络技术（VP和VC）
Virtual Channels (VC)
ATM 物理连接 虚通道连接 Virtual Channel Connection (VCC) E3 OC12 Virtual Path (VP)
VPI 8 VPI
VCI 16 VCI
PT
3 1
HEC CLP 8
在 NNI
比特
PT
3 1
HEC
12
16
8
信元丢失优先级 CLP (Cell Loss Priority) 1 bit字段，指示信元的丢失优先级。
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
效
载
荷
在 UNI
比特
GFC 4
VPI 8 VPI
VCI 16 VCI
HEC CLP 8
在 NNI
比特
HEC
12
16
3
1
8
VPI/VCI，路由字段，总共24 bit。 VPI/VCI 和帧中继中的 DLCI 字段的作用相似。 UNI 的 VPI/VCI字段中的 VPI 占 8 bit
UNI 的 VPI/VCI字段中的 VCI 占 16 bit
ATM 信元 字节 5 48
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
效
载
荷
VPI VCI PT HEC 在网络到网络接口 UNI GFC NNI (Network-to-Network Interface) 比特 4 8 16 3 1 CLP 8
VPI VCI PT HEC 在 NNI 用户到网络接口 UNI (User-to-Network Interface) 比特 12 16 3 1 8
UNI
• 这种从一跳到另一跳的转发就是信元转发
第15页
ATM概述 ATM基本概念 ATM网络协议参考模型
物理层 ATM层 AAL层
第16页
ATM 网络协议参考参考模型
管理面
面 控制面 用户面
高层
高层
层 管 管 理 理
ATM 适配层 I.362/363 ATM 层 I.361 物理层
在发送时， SAR 子层将 CS 子层传下来的协 议数据单元 CS-PDU 划分成为 48 字节的单 元，交给 ATM 层作为信元的有效载荷。 在接收时， SAR 子层进行相反的操作，将 ATM 层交上来的 48 字节长的有效载荷装配 成 CS-PDU。 SAR 子层就使得 ATM 层与上面的应用无关。
第37页
ATM协议模型
ATM适配层
ATM业务和AAL分类
业 务 种 类 定 时 关 系 比 特 率 连 接 方 式 业 务 举 例 AAL 类 型
A类 实 时 恒 定 电 路 仿 真 AAL1
B类
C类 非 实 时 可 变
D类
面 向 连 接 视 频 AAL2
无 连 接 面 向 连 接 数 据 无 连 接 数 据 AAL3/5 AAL4
VP 交换／交叉连接
Port 1 VCI 1 VCI 2 VPI 1
VPI 1
VPI 3
VPI 2
VPI 2
VPI 3
VCI 3
VCI 1 VCI 2
VPI 4
VPI 5
VCI 1 VCI 2
Port 3
第14页
VP交换和VC交换（2）
虚信道连接 (VCC) 虚通路连接 (VPC)
UNI
NNI VC Switch VPI = 1 VCI = 1 VP Switch VPI = 2 VCI = 44 NNI VC Switch VPI = 26 VCI = 44 VPI = 20 VCI = 30
ATM技术原理
第1页
内容
•概述 •ATM基本概念
•ATM协议参考模型
•ATM服务质量约定 •ATM流量控制
第2页
概述
第3页
概述——ATM 特 点 介 绍
语音 数据 图象 信元
支持多种业务类型，提供QOS 适用于 局域网和广域网使用短小固定长度的信元 的分组交换（53字节），便于硬件处理。 面向连接，提供对小时延业务的支持 具有很好的流量管理
码流
第22页
• 物理层功能
• 传输会聚子层
– 传输帧的产生/恢复：根据物理媒体的具体类型，确定 传输帧的格式。 – 传输帧的适配：将传输的信元适配到相应传输帧的负 载区。 – 信元定界：从连续的比特流中分割出信头。 – HEC产生/验证 – 信元速率解耦：使有效ATM信元与传输系统的有效负 载容量适配。
• 物理媒体子层
– 负责在物理媒体上正确传输和接收比特，其中包括比 特传送、比特定位、线路编码和光电转换。
第23页
ATM层
• 信元头的加入及除去 • 信元转发 • 不同连接的信元多路复用及解复用
ATM 适配层 (AAL)
ATM 层
ATM cell
物理层
第24页
ATM 的信元结构
ATM 信元有两种不同的首部
话音信号 A/D 视频信号 A/D 数据信号 ATM 层 AAL 层 长度可变的突发数据分组 48 字节数据块
AAL 层 ATM 层 53 字节信元 48 字节数据块 数字化的采样信号
AAL 层 ATM 层 压缩的编码信号 48 字节数据块 图像帧
53 字节信元
53 字节信元
汇聚子层 CS
(Convergence Sublayer)
首 部
有
效
载
荷
在 UNI
比特
GFC 4
VPI
8 VPI
VCI
16 VCI
PT 3 1 PT
HEC CLP 8
在 NNI
比特
HEC
12
16
3
1
8
NNI 的 VPI/VCI字段中的 VPI 占 12 bit
NNI 的 VPI/VCI字段中的 VCI 占 16 bit
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
比特
GFC 4
VPI 8 VPI
VCI 16 VCI
PT 3 1 PT
HEC
CLP
8
在 NNI
比特
HEC
1 8
12
16
3
AAL层
两个子层:
汇聚层 Convergence Sublayer (CS)
分段和重组
ATM 适配层 (AAL) ATM 层
（ Segmentation and Reassembly (SAR)
AAL层
AAL1：端点之间需要定时关系CBR业务， 包括CBR视频和CBR语音 AAL2：端点之间需要定时关系的VBR业 务，包括压缩视频和压缩语音 AAL3/4：端点之间不需要定时关系的面 向连接和无连接的VBR业务，数据业务 AAL5：端点之间不需要定时关系的面向 连接和无连接的VBR业务，数据业务
物理层
48Byte 信元净荷
第32页
AAL层
ATM 适配层 (AAL)
PBX
AAL
ATM 层
C S
S A R
物理层
汇聚层CS：信元开销
分段和重组 SAR：包（Packet）和信元（Cell）的 相互转换
第33页
AAL 层将 48 字节长的数据块 交给 ATM 层，加上 5 字节的首部后 变成 53 字节的信元
效
载
荷
在 UNI
比特
GFC 4
VPI 8
VCI 16
PT 3 1 PT
HEC CLP 8
在 NNI
比特
VPI
12
VCI
16
HEC
3
1
8
有效载荷类型 PT (Payload Type) 3 bit字段， 用来区分该信元是用户信息或非用户信息。
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
效
载
荷
在 UNI
比特
GFC 4
第4页
ATM信元
主要标识虚电路 5 字节 信元头 53 字节 48 字节 有效载荷
ATM 信元
第5页
虚电路（面向连接）
在数据传输之前，根据信令过程分配相 应的传输网资源 优势：有利于保证服务质量
第6页
虚电路（面向连接）
S2 1 S6 1 S1 S3 2 S4 2 S7 无连接: 包（Packet）转发路由 • Path 1 = S1, S2, S6, S8 • Path 2 = S1, S4, S7, S8 • 数据通过不同的路径无序到达
使 ATM 系统可对不同的应用（如文件传送、 点播视像等）提供不同的服务。每一个 AAL 用户通过相应的服务访问点 SAP（即应用程 序的地址）接入到 AAL 层。在 CS 子层形成 的协议数据单元叫做 CS-PDU。
分段和重组子层 SAR (Segmentation And Reassembly)
通用流量控制 GFC (Generic Flow Control) 4 bit 字段，通常置为 0。 GFC 用来在共享媒体上进行接入流量控制， 现在的点到点配置不需要这一控制功能。
ATM 信元 字节 5 48
首 部
有
效
载
荷
在 UNI GFC
比特 4
VPI 8 VPI
VCI 16 VCI
PT 3 1 PT
高 层 CS AAL SAR ATM 高 层 功 能 会 聚 分 段 与 重 组 通 用 流 量 控 制 信 头 产 生 与 获 取 信 元VPI/VCI 翻 译 信 元 复 用 和 分 离 信 元 速 率 解 藕 HEC 产 /验 生 证 信 元 定 界 传 输 帧 适 配 /恢 传 输 帧 产 生 复 比 特 定 时 物 理 媒 介
第8页
多业务
数据(LAN、FR、IP、DDN) 话音 视频（实时，非实时） 图像 多媒体
语音 数据 图象 信元
第9页
ATM简介 ATM基本概念
网络技术 VP、VC介绍 ATM交换 ATM信令 ATM网络服务参数 ATM业务类型
ATM网络协议参考模型
第10页
TCP
IP LLC/SNAP
LLC
LLC
IP Header
IP Header
TCP Header
TCP Header
App Data
App Data
Convergence cell tax Sublayer (CS) AAL SAR ATM PHY
Put in 48 Byte Cells SAR into PDU