现代交换基本原理第七章ATM与MPLS
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现代交换基本原理 第七章ATM和MPLS
7.1 B-ISDN及ATM的概念
7.1.1 ATM的产生
分组交换的特点：
* 工作模式是将信息分成若干段，装配成有源目的地址、 控制码、校验码及包封的分组，并以分组为单元进行交 换和统计复用传送。
* 特点：占用带宽随意，资源利用率高，但实时响应差， 逐段转发模式转送效率低，网络吞吐量较小，不能适应 宽带高速业务交换传送的需要。
定长单元，48字节承载信息数据，5字节装配上地址、
优先级等控制信息，以定速方式传送。
* 待传数字信息分成多个48字节定长块，以统计复用方式 占用信道上的ATM空闲信元，交换系统以信元为单位 进行存储转发。
* 由于信元定长、定速传送，信元无包封，交换控制类似 电路方式，较简单，网络吞吐量大；用户以统计复用方 式占用空闲信元，可适应不同速率需求的业务应用，资 源利用率高。
与分组交换方式的不同
* 使用固定长度的分组—ATM信元 * 使用空闲信元(idle cell)来填充信道（由物理层产生，将信元流
适配到所用传输媒体的负荷能力而插入的信元。） * 由用户在申请信道时，提出业务质量要求 * 不使用逐段反馈重发方法，必要时采用端到端的差错纠正措施。
7.2 ATM体系结构
* ATM本质上是一种高速分组交换模式，它将语音、数 据、图像等所有数字信息分解成长度固定的数据块，并 在数据前装配地址、丢失优先级等控制信息构成信元， 空闲信元以一定速率发送，只要获得空闲信元即可插入 信息发送。
* 信息插入位置无周期性，需要排队等待空闲信元到来才 能发送信息，所以ATM是以信元为单位的存储转发方 式，成为信元交换。
UNI TE
B-ISDN NNI
NNI 其它 B-ISDN
87
6 5 4 3 2 1 bit 8 7 6 5 4 3 2 1 bit
GFC VPI
VCI
VPI VCI VCI PTI
HEC
1 2 3 CLP 4 5
VPI
1
VPI
VCI
2字
VCI
VCI PTI
CLP
3
4
节
HEC
5
(a)UNI 格式
(b)NNI 格式
ATM的特征
* 电路传送方式的演进 --时分复用，在每个时隙中放入信元，则电路传送方式就
演变为ATM，依据信头标签来区分用户的数据； --面向连接，采用固定长度分组，使交换能按照类似于电
路模式 进行，保障业务服务质量； --控制简单、实时性好。 * 分组交换方式的演进 --统计时分复用/异步时分复用，信道利用率高； --信元是一种特殊的数据分组。
7.1 .2 ATM 的概念
ATM定义 (ITU-T I.113)
ATM is “A transfer mode in which the information
is organized into cells; it is asynchronous in the
sense that the recurrence of cells containing
7.2.1 ATM传送模式
信息通路
·时隙周期性地出现 ·以帧内的时隙识别通路
125us帧
125us帧
(a) 同步转移模式（STM）
通路信息
125us帧
其它呼叫的信息
信头
信元复用的信息
(b) 异步转移模式（ATM）
图7.1 STM与ATM的比较
7.2.1 ATM传送模式
* ATM，一种高速分组交换模式，将信道划分成53字节
* 在ATM中，语音、数据、图像等业务的信息被分解成固 定长度（48字节）的数据块，加上5字节的信元头，形 成53字节的完整信元。
* 采用异步时分复用的方式，将来自不同信息源的信息汇 聚到一起，信元头中的虚通路标识符（VPI）、虚信道 标识符（VCI）作为地址标签，网络根据信元头中的标 签识别和转发信元。
7.1 B-ISDN及ATM的概念
异步转移模式(ATM)的产生，设想一种新的方案，既具有 电路交换那样控制简单、实时性好的特点，又具有分组 交换的统计复用那样资源利用率高的特点。
ATM方案： * 采用分组统计复用方式，以适应各类信息传送的需要； * 采用固定长度分组，使交换能按照类似于电路模式
进行，保障业务QoS； * 所有交换节点不检错，以提高网络信息转移速度。
7.2.2 ATM信元结构
信头 （5字节）
信息段 （48字节）
ATM信元头部包含流量控制信息、虚连接标识符、 净荷类型、信元丢失优先级和信头差错控制信息。 与分组交换的分组头比，ATM信头功能大大简化： --只对信头进行差错控制，不进行逐段链路的检错 和纠错； --端到端的差错控制只在需要时由终端完成； --只用VPI/VCI标识一个虚连接，无需源地址、目的 地址和分组序号； --信元顺序由终端保证。
CLP (Cell Loss Priority)：信元丢失优先级，1bit，用于拥塞控制。 CLP=0时网络应保障带宽资源供给；CLP=1时如有拥堵可丢弃信元。 HEC (Header Error Control)：信头差错控制，8bit，用于信头中
图 7.3 ATM 信元的信头格式
ATM 信元结构
* 信元头ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5字节）
GFC (Generic Flow Control)：一般流量控制，4bit，只用于 UNI。用于流量控制或共享介质网络中标识不同的接入。
VCI（Virtual Channel Identifier）：虚信道标识，12bit， 可标识65536个虚信道。
information from an individual user is not
necessarily periodic” ATM (Asynchronous Transfer Mode)是一种传递模式， 在这一模式中，信息被组织成信元，包含一段信息的信元 不需要周期的出现，从这个意义上讲，这个传递模式是异 步的。
VPI（Virtual Path Identifier）：虚通路标识，用来区分传输 信道上不同的虚通道。
在UNI为8bit，可标识256个VP；在NNI为12bit，可标识 4096个VP。 PTI (Payload Type Identifier)：净荷类型标识，3bit，可标识 8种类型。P.214 表7.1
7.1 B-ISDN及ATM的概念
7.1.1 ATM的产生
分组交换的特点：
* 工作模式是将信息分成若干段，装配成有源目的地址、 控制码、校验码及包封的分组，并以分组为单元进行交 换和统计复用传送。
* 特点：占用带宽随意，资源利用率高，但实时响应差， 逐段转发模式转送效率低，网络吞吐量较小，不能适应 宽带高速业务交换传送的需要。
定长单元，48字节承载信息数据，5字节装配上地址、
优先级等控制信息，以定速方式传送。
* 待传数字信息分成多个48字节定长块，以统计复用方式 占用信道上的ATM空闲信元，交换系统以信元为单位 进行存储转发。
* 由于信元定长、定速传送，信元无包封，交换控制类似 电路方式，较简单，网络吞吐量大；用户以统计复用方 式占用空闲信元，可适应不同速率需求的业务应用，资 源利用率高。
与分组交换方式的不同
* 使用固定长度的分组—ATM信元 * 使用空闲信元(idle cell)来填充信道（由物理层产生，将信元流
适配到所用传输媒体的负荷能力而插入的信元。） * 由用户在申请信道时，提出业务质量要求 * 不使用逐段反馈重发方法，必要时采用端到端的差错纠正措施。
7.2 ATM体系结构
* ATM本质上是一种高速分组交换模式，它将语音、数 据、图像等所有数字信息分解成长度固定的数据块，并 在数据前装配地址、丢失优先级等控制信息构成信元， 空闲信元以一定速率发送，只要获得空闲信元即可插入 信息发送。
* 信息插入位置无周期性，需要排队等待空闲信元到来才 能发送信息，所以ATM是以信元为单位的存储转发方 式，成为信元交换。
UNI TE
B-ISDN NNI
NNI 其它 B-ISDN
87
6 5 4 3 2 1 bit 8 7 6 5 4 3 2 1 bit
GFC VPI
VCI
VPI VCI VCI PTI
HEC
1 2 3 CLP 4 5
VPI
1
VPI
VCI
2字
VCI
VCI PTI
CLP
3
4
节
HEC
5
(a)UNI 格式
(b)NNI 格式
ATM的特征
* 电路传送方式的演进 --时分复用，在每个时隙中放入信元，则电路传送方式就
演变为ATM，依据信头标签来区分用户的数据； --面向连接，采用固定长度分组，使交换能按照类似于电
路模式 进行，保障业务服务质量； --控制简单、实时性好。 * 分组交换方式的演进 --统计时分复用/异步时分复用，信道利用率高； --信元是一种特殊的数据分组。
7.1 .2 ATM 的概念
ATM定义 (ITU-T I.113)
ATM is “A transfer mode in which the information
is organized into cells; it is asynchronous in the
sense that the recurrence of cells containing
7.2.1 ATM传送模式
信息通路
·时隙周期性地出现 ·以帧内的时隙识别通路
125us帧
125us帧
(a) 同步转移模式（STM）
通路信息
125us帧
其它呼叫的信息
信头
信元复用的信息
(b) 异步转移模式（ATM）
图7.1 STM与ATM的比较
7.2.1 ATM传送模式
* ATM，一种高速分组交换模式，将信道划分成53字节
* 在ATM中，语音、数据、图像等业务的信息被分解成固 定长度（48字节）的数据块，加上5字节的信元头，形 成53字节的完整信元。
* 采用异步时分复用的方式，将来自不同信息源的信息汇 聚到一起，信元头中的虚通路标识符（VPI）、虚信道 标识符（VCI）作为地址标签，网络根据信元头中的标 签识别和转发信元。
7.1 B-ISDN及ATM的概念
异步转移模式(ATM)的产生，设想一种新的方案，既具有 电路交换那样控制简单、实时性好的特点，又具有分组 交换的统计复用那样资源利用率高的特点。
ATM方案： * 采用分组统计复用方式，以适应各类信息传送的需要； * 采用固定长度分组，使交换能按照类似于电路模式
进行，保障业务QoS； * 所有交换节点不检错，以提高网络信息转移速度。
7.2.2 ATM信元结构
信头 （5字节）
信息段 （48字节）
ATM信元头部包含流量控制信息、虚连接标识符、 净荷类型、信元丢失优先级和信头差错控制信息。 与分组交换的分组头比，ATM信头功能大大简化： --只对信头进行差错控制，不进行逐段链路的检错 和纠错； --端到端的差错控制只在需要时由终端完成； --只用VPI/VCI标识一个虚连接，无需源地址、目的 地址和分组序号； --信元顺序由终端保证。
CLP (Cell Loss Priority)：信元丢失优先级，1bit，用于拥塞控制。 CLP=0时网络应保障带宽资源供给；CLP=1时如有拥堵可丢弃信元。 HEC (Header Error Control)：信头差错控制，8bit，用于信头中
图 7.3 ATM 信元的信头格式
ATM 信元结构
* 信元头ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5字节）
GFC (Generic Flow Control)：一般流量控制，4bit，只用于 UNI。用于流量控制或共享介质网络中标识不同的接入。
VCI（Virtual Channel Identifier）：虚信道标识，12bit， 可标识65536个虚信道。
information from an individual user is not
necessarily periodic” ATM (Asynchronous Transfer Mode)是一种传递模式， 在这一模式中，信息被组织成信元，包含一段信息的信元 不需要周期的出现，从这个意义上讲，这个传递模式是异 步的。
VPI（Virtual Path Identifier）：虚通路标识，用来区分传输 信道上不同的虚通道。
在UNI为8bit，可标识256个VP；在NNI为12bit，可标识 4096个VP。 PTI (Payload Type Identifier)：净荷类型标识，3bit，可标识 8种类型。P.214 表7.1