华为数据通信原理

VP交换 交换
VPI 1
VPI 3
VPI 2
VPI 1
VPI 3
VCI 1 VCI 2
VPI 4
VPI 5
端口3 端口3 2010-12-9 13
面向连接的特点
S2 1 S1 S3 2 S4 2 S7 S5 2 S4 S7 1 S6 1 S8 S1 S3 VC S5 S8 S2 S6
面向连接： 面向连接：信元交换 无连接： 无连接：包路由 • 路径 1 = S1, S2, S6, S8 • 路径 2 = S1, S4, S7, S8 • 数据能够走不同的路径、不按照顺序 数据能够走不同的路径、 到达 VC = S1, S4, S7, S8 • 数据沿着相同的连接按照顺序到达 • 时延比较固定、易控制 时延比较固定、 • 连接的分类：PVC SVC 连接的分类：
CBR VBR-RT VBR-NRT UBR ABR
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ATM适配层 ATM适配层
ATM 适配层 (AAL)
2个子层：
ATM 层
• •
汇聚子层 (CS) 分段和重组 (SAR)
物理层
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ATM适配层的功能 ATM适配层的功能
AAL
PBX
C S
S A R
AAL = 流量参数 + QoS参数 + SAR
• ATM 交换机上实现路由器功能 • 通过灵活的分类方法生成新的 增值业务 通过灵活的分类方法生成新的IP增值业务
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小结：ATM的基本特点 小结：ATM的基本特点
话音 数据 视频 信元
• • • • •
使用固定长度的信元 面向连接 采用统计复用方式 支持多速率、多业务 可适应于局域网和广域网
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3
WHY ATM
电路交换方式 主要特点是各个子信道的速率固定分配，无法共享带宽，导致带宽 浪费 分组传送方式 其主要特点是采用统计复用方法，但分组会产生附加的随机时延， 导致分组的服务质量无法得到保证，不适合实时业务 ATM传送方式 Asynchronous Transfer Mode是一种以信元为单位的异步转移模式， 异步意味着来自任一用户的信息信元流不必是周期性的。是一种特 殊的分组传送技术，提供QOS保障，满足实时业务和非实时业务的 需求
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结合ATM与IP优点的技术 结合ATM与IP优点的技术
R
Router
+
X
ATM switch
=
X
MPLS Router
* Layer 3 路由 -- 可伸缩性和灵活性 * Layer 2 交换 -- 高可靠性和流量工程管理
MPLS——多协议标记交换 多协议标记交换
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A
29
52 64 29
15 45 16
2
2
3
3 3
B 输入
2 1 3 52 64 29
30
14 43
2
C 输入
3 14 64 29 4 3 1
输出
1 3 1 29 29 64
输出
10 29 64
Port VPI/VCI Port VPI/VCI 1 45 2 16
1
10
4
Port VPI/VCI Port VPI/VCI 1 16 2 43
端口 VPI/VCI 端口
2
1 3
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• ATM 交换机翻译 VPI/VCI值 • 每个接口的VPI/VCI值唯一
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VP交换和VC交换 VP交换和 交换 交换和VC
VC 交换
VCI 1 VCI 2 VCI 3 VCI 4 端口2 端口2 VPI 2 端口1 端口1 VCI 1 VCI 2
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课程内容
ATM的提出 ATM的提出 ATM基本原理与概念 ATM基本原理与概念 ATM与IP技术的融合 ATM与IP技术的融合 典型配置及定位
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典型应用
在高端网络的应用： 1：IPOA 2：IPOEOA 3: PPPOA 4: PPPOEOA 目 前 物 理 接 口 规 格 只 有 两 种 ： 155M 、 622M 这里以8070为主，做简单的配置介绍
丢失优先级1 丢失优先级 Bit 信元头差错校验 8比特 比特CRC 比特
48 字节 负荷
ATM UNI 信元
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ATM NNI 信元
10
虚通道VP与虚通路 虚通道VP与虚通路VC 与虚通路VC
虚通路 (VC)
传输路径
虚通道(VP) 虚通道
E3 OC-3 OC-12
虚通道 (VP)
虚通路 (VC)
公共 UNI B-ICI ATM公网 公网 UNI NNI
NNI
Token Ring
NNI ATM专网 专网
• • •
UNI = 用户到网络接口 NNI = 网络到网络接口 信元头内容根据对话对象的不同而变化
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ATM信元格式 ATM信元格式
GFC (4) VPI (8) VPI (12)
• • •
CS：分配不同的服务质量的业务以不同的流量类型 SAR：信元 <-> 包 AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5
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TCP/IP数据帧的处理 TCP/IP数据帧的处理
TCP IP LLC/SNAP
TCP 数据包 IP 数据包
LLC QoS + LLC IP Header
VCI (16) PTI HEC CLP
一般流量控制 仅仅在UNI信元中 仅仅在 信元中 VPI/VCI 标识虚通道和虚通路 PTI 负荷类型标识 3比特 比特: 比特 GFC
1. 用户 控制数据 用户/控制数据 2. 拥塞 3. 末尾
VCI (16)
PTI HEC
CLP
48 字节 负荷
CLP HEC
ATM 层
• •
物理层
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ATM层完成信元交换 ATM层完成信元交换
ATM 交换 A A L A T M VPI 2 VCI 37 P H Y UNI Port 1 P H Y Port 2 P H Y NNI Port A T M 1 2 ATM 层 VPI 2 1 VCI 37 51
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永久虚电路——PVC 永久虚电路——PVC
输入
2 1 3
1 4
输出
4 3 1 15 29 64 2 1 3
2
输入
15 64 29 3 3 1
输出
14 29 64
Port VPI/VCI Port VPI/VCI 1 29 3 45
Port VPI/VCI Port VPI/VCI 1 33 3 02
TCP Header
App Data
TCP Header
App Data
IP Header IP Header
TCP Header TCP Header
App Data App Data
汇聚子层 (CS)
AAL
SAR
分段到48字节信元中或汇聚到 分段到48字节信元中或汇聚到PDU中 字节信元中或汇聚到PDU中
传输路径 包括多条VP 包括多条
虚通道 (VP) 包括多条VC 包括多条
虚通路 (VC) ATM端节点之间的 端节点之间的 逻辑通路
连接标识 = VPI/VCI
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ATM交换的实现 ATM交换的实现
输入
1 2 1 3 29 45 64 29 2 1 3 1
输出
VPI/VCI 45 29 29 64 29 64 45
ATM PHY
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增加 5字节信元头带VPI/VCI和CLP 字节信元头带VPI/VCI和
传输汇聚 (STS, STM, DS) 物理介质 (MMF, SMF, STP, UTP） UTP） 22
ATM的未来 ATM的未来——MPLS 的未来——MPLS
用标记分配协议 (LDP)替代ATM信令协议来实现面向连接功能 在数据通信过程中, 中间的 MPLS交换机根据转发信息库 (FIB) 只做信 元交换功能 去掉传统路由器网中逐跳寻址的弊端, 减少时延和时延, 有利于 支持实时业务 VC合并 (VC merging)的功能, 能解决 VC O(N 2 )问题 将不同业务流划分为转发等效类 (FEC) 利用 ATM QoS来解决 IP QoS的问题
2
技术演进过程
电话交换 电话交换技术 --> 窄带综合业务数字网 (N-ISDN) --> BISDN(ATM) 数据通信 分组交换 ( X.25 ) --> 帧中继 ( FR ) --> ATM --> 光交换 (WDM) 传输/传送 点对点传输 --> PDH --> SDH --> ATM -->光传送(WDM)
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课程内容
ATM的提出 ATM的提出 ATM基本原理与概念 ATM基本原理与概念 ATM与IP技术的融合 ATM与IP技术的融合 典型配置及定位
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ATM的基本特点 ATM的基本特点
话音 数据 视频 信元
• • • • •
使用固定长度的信元 面向连接 采用统计复用方式 支持多速率、多业务 可适应于局域网和广域网
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ATM的协议参考模型 ATM的协议参考模型
面管理 层管理 控制面 高层 用户面 高层
用户业务 信令等 高层信息与ATM信元 的转换 信元中继与复用 方式 帧结构，物理媒介
ATM 适配层（AAL） 适配层（ ）
ATM 层
物理层
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ATM网络和接口 ATM网络和接口
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课程内容
ATM的提出 ATM的提出 ATM基本原理与概念 ATM基本原理与概念 ATM与IP技术的融合 ATM与IP技术的融合 典型配置及定位
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ATM网与 网的比较 ATM网与IP网的比较 网与IP
•ATM网 网 面向连接， 面向连接，有N2 问题 靠链路层选路，基于VPI/VCI或标记 靠链路层选路，基于 或标记 有阻塞通知与信元丢失优先级指示 业务质量有保证，可保证实时业务 业务质量有保证， 网络ATM化进程的重新定位 网络 化进程的重新定位 •IP网 网 无连接， 无连接，无N2 问题 基于网络层选路，基于IP地址 基于网络层选路，基于 地址 无业务量控制与阻塞控制 业务质量无保证
BA000001 ATM
ISSUE 1.0
Fixed Network Curriculum Development Section
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课程内容
ATM的提出 ATM的提出 ATM基本原理与概念 ATM基本原理与概念 ATM与IP技术的融合 ATM与IP技术的融合 典型配置及定位
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标记交换概念
标记边缘路由器): 源自文库边缘 (标记边缘路由器 标记边缘路由器 •分组分类 分组分类 •QoS映射 QoS映射 QoS 标记交换器): 在核心 (标记交换器 标记交换器 •使用标记转发 使用标记转发
LSR
LER
LDP(标记分发协议 标记分发协议): 标记分发协议 •建立LSP 建立LSP 建立
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ATM的标准化组织 ATM的标准化组织
•ITU-T 致力于公网上ATM标准化工作，有代表性的标准：Q.2931/Q.2971、BISUP 、I.610、I.363(1,2,3/4,5) •ATM Forum 致力于专网上ATM的标准化工作，加速ATM产品的推广和使用，有代表性 的标准有：UNI3.1、UNI4.0、ILMI、PNNI、MPOA、VTOA、LANE、TM4.0 a)成立于1991年9月 b)成员分三类：主要成员(Principal Member)、旁听成员(Auditing Member)和用户成员(User Member)。华为—旁听成员。主要成员有表决 权。 •IETF 致力于ATM网承载IP业务的标准化工作，解决传统路由器的瓶颈问题，有 代表性的标准：RFC1483、RFC1577、IP Switch、MPLS
A T M ATM 层 Port A T M 1 2 VPI 1 3 VCI 51 39
ATM 交换 Port 1 P H Y Port 2 P H Y
VPI 3 VCI 39 A A L A T M P H Y UNI
A T M
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业务分类
–Constant bit rate –Variable bit rate-real time –VBR-nonreal time –Unspecified bit rate –Available bit rate
D
1 3
VPI/VCI 表由＝操作员人工维护
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ATM物理层 ATM物理层
ATM 适配层 (AAL)
2个子层:
•
传输汇聚 (TC)
• •
ATM 层
Framing HEC
物理层
•
物理媒介(PM)
•
物理媒介译码
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ATM层 ATM层
ATM 适配层 (AAL)
•
Cell 头的插入/移动 Cell中继 复用/去复用不同连接的信元