(现代信息网课件)第十一章宽带综合业务数字网与ATM

ATM层
物理层
信令
信息
图11.10 ATM协议参考模型
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ATM协议栈
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管理面:提供两类管理功能，分面管理和层管 理。
面管理(planemanagement):涉及包括网络故障 和协议差错检测的层特定管理。主要是协调各面 之间的运行,实现与整个系统有关的管理功能,面 管理不分层。
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图11.4 时隙的异步复用过程
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VP和VC都是用于描述ATM信元单向传输的路 由，每个VP可以用复用方式容纳多个VC，属于同一 VC的信元群具有相同的VCI，属于同一VP的不同VC 具有不同的VCI，而分属不同VP的VC可有相同的 VCI，VP间具有不同的 VPI值。VP、VC和物理传输 通道之间的关系如图11.5所示。
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ATM的统计复用
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ATM网与IP网的比较
•ATM网 面向连接，有N2 问题 靠链路层选路，基于VPI/VCI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 网络ATM化进程的重新定位
•IP网 无连接，无N2 问题 基于网络层选路，基于IP地址 无业务量控制与阻塞控制 业务质量无保证
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图11.3 B-ISDN/ATM基本组成结构
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第二节 ATM技术
ATM最初是从两个方向开始研究的，一种是从 改进同步时分复用（STD）出发，提出异步时 分复用（ATD）；另一种是从改进分组交换出 发，提出快速分组（FPS）。ATM技术融合了 电路交换传送模式、采用了时分统计复用和信 息分组的设计思想发展而成的.
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GFC（Generic Flow Control 一般流量控制）： 由4bit组成，仅用于UNI控制ATM接续的业务流 量，支持点到点和点到多点的接续。此外它只 控制产生于用户端的信息流量。不控制网络方 向的业务流量。
VPI（ Virtual Path Identifier 虚路经标志符）： 用于虚路经路由选择。当用于UNI时，由8bit组 成；当用于NNI时，由12bit组成。 VCI（Virtual Channel Identifier 虚信道标志 符）：16bit组成，用于虚信道路由选择。 PT（Payload Type 信息类型）：3bit组成，用 于区别信元信息段的信息类型。即它是用户数 据还是管理数据。
用。在网络中使用称为“标记”，如为了确保一
至性话务等级，有必要识别网络的非一至性信元。
该信元在拥塞时肯定要丢失的信元，识别方法是 网络将非一至性信元的CLP设置为1。ATM技术 规范或技术标准没有定义丢失的方法，它由厂家
自己处理。
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HEC（ Header Error Control 信头差错控制）： 8bit组成，它有两大功能：检测信元信头的比特
图
11.7 ATM
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信 元 格 式
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所有ATM网络中的信息称为信元（Cell）， 信元由信头（Header）和信息段（Payload） 组成。信元固定长度为53个字节，前5个字节 为信头，后48个字节是用户数据组成信息字段，
发送顺序是由上到下先从第一字节开始发送， 由左到右每个字节先从第8位开始发送。
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（3）VPC 和VCC
对一个给定的传输方向，可在一个物理层
上连接复用多个虚通路（VP）链路。这些链路 由虚通路识别符（VPI）所区分。每当在网络中 交 换 或 交 叉 连 接 VP 时 ， 就 要 分 配 一 个 特 定 的 VPI值，级联的一个或多个VP组成的连接称虚 通路（或虚路径）连接--VPC。
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第一节 B-ISDN概述 人们从八十年代中期开始研究一种新的 网络体制，它能够提供高于PCM一次群速率， 适应全部已有的和将来可能的业务，从低速 的遥控遥测到高清晰度电视（HDTV）业务都 采用统一方式在网络中传输与交换，可以支 持任意速率的，从语音、数据到视频业务的 ISDN。原CCITT于1990年将这样的网络定义 为宽带综合业务数字网，简称B-ISDN。
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信元包括
ATM信元类型
空闲信元：VPI=0，VCI=0，PTI=0，CLP=1，用于速率适配 未赋值信元：VPI=0，VCI=0，PTI=任意值，CLP=0。
VP子层：VCI=3用于VP链路，VCI=4用于VP连接 OAM信元
VC子层：PTI=4用于VC链路，PTI=5用于VC连接
源信令信元：VPI=任意值，VCI=1 信令信元 一般广播信元信令：VPI=任意值，VCI=2
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ITU-T在I.321中定义了基于ATM网络的B-ISDN 参考模型，给出的ATM分层参考模型如图11.10所 示，它是一个立体分层模型(三面四层结构)。
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ATM协议参考模型
控制平面 高层
面管理 层管理
用户平面 高层
SAAL
AAL
点对点信令信元：VPI=任意值，VCI=5
用户信元
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第三节 ATM协议模型
ATM的标准化工作最初是作为下一代高 速B-ISDN的技术基础，是以ITU-T为主研究 的。目前有关的各种标准化机构如：ATM论 坛，IETF都在对其进行研究，并制定出了一 系列相关的ATM技术标准和规范。
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在ATM中，一个物理传输通道可以包含若干个 VP，一个VP又可以容纳上千个VC，ATM的信元交 换可以在VP级进行，也可以在VC级进行，VP交换 和VC交换的过程见图11.9。
图11.9 VP交换和VC交换的过程
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虚 信 道 （ VC ： Virtual Channel ） 和 虚 通 路 （VP：Virtual Path）是用来描述ATM信元单向传 输路由概念的。VC是一个逻辑信道，所有在VC上 传 送 的 ATM 信 元 用 一 个 相 同 的 虚 信 道 识 别 符 （VCI：Virtual Channel Identifier）表示，也可以 认为是具有相同的VCI的信元构成了VC。VP是由 一些具有相同的通路端点的VP组成，也有信头中 的虚路径识别符（VPI：Virtual Path Identifier）来 识 别 ， 每 个 VP 可 以 用 复 用 方 式 容 纳 多 达 65356 （216）个VC,属于同一VP的不同的VC拥有相同的 VPI。传输通道、虚通路和虚信道是ATM中的三个 重要概念,它们三者之间的关系可由下图说明
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ATM的基本特点有: ① 所有信元在ATM网中以固定格式传送；
采用长度较小的固定长度信元。 ② 信头在交换节点处被翻译或产生新的信
头；简化了信头功能 ③ 信息段被透明传送，不执行差错控制；
免除了差错控制和流量控制,大大简化了网络 控制。
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CLP（ Cell Loss Priority 信元丢失优先级）： 1bit组成，表示信元丢失的等级。如当传送网络 发生拥塞时，首先丢弃CLP=1的信元。由于接续 的统计多路复用性，不可避免要丢失一些信元，
这样优先级低的信元在拥塞时丢失，以保证优先
级高不被丢失。该功能可在网络和网络应用时使
图11.5 VP、VC和物理传输通道之间的关系
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信源头再加上47字节的用户数据信息就构成一 个了完整的ATM信元， ATM的信元结构如图11.6所 示。
图11.6 信元结构
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用户接口称作用户网络接口（UNI），中继接 口称作网络节点接口（NNI）。它们对应于ATM两 种不同信头的信元格式。如图11.7所示，是这两种 信头的结构图。
第十一章 宽带综合业务数字网与ATM
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ATM作为宽带综合业务数据网的统一 标准的传送模式,以单一的网络结构，综合 地处理语音、视频、数据等多种信息，有 效地利用带宽，并支持未来各种新业务。 目前，ATM技术有较为广泛的应用领域， 商用化程度不断在提高，市场占有率也在 逐年扩大。
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ATM概述
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• ATM交换原理
• ATM网络节点提供信元的交换功能,称为 交换节点。实际上,交换节点完成的只是 虚电路的交换，因为同一虚电路上的所 有信元都选择同样的路由,经过同样的通 路到达目的地,所以在接收端,这些信元到 达的次序总是和发送端的发送次序相同。 一个交换节点包含若干条输入复用线和 输出线(二者数量可以不等)。
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VC交换需要与VP交换同时进行,在交换时, 交换节点终止原来的VC连接和VP连接,信元中的 VCI和VPI将同时被改为新值。当一个VC连接终 止时,相应的VP连接也就终止了,在这个VP连接 上的VC连接可以各奔东西,加入到不同方向的新 的VP连接中去。
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在同一个VPC中又可复用多个虚信道（VC） 链路。它由虚信道识别符（VCI）所区别。每当 在网络中交换VC时，就要分配一个特定的VCI 值。通过交换级联的一个或多个VC组成的连接 称虚信道连接--VCC。信令和用户信息通常是在 分开的VCC上运载的。
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差错，丢弃首标差错信元；和信元定界。此外还 有单比特纠错功能，属于物理层功能。
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可根据业务的统计特性，在保证业务质量要求
的前提下，在各业务间动态地分配网络资源，以达 到最佳的资源利用率，如图11.8所示。
图11.8 ATM 信元的复用统计
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④ 每条链路（Link）容Baidu Nhomakorabea被该链路上个接续共 享，而非固定分配，每个接续也称为虚信道 （VC）。面向连接的工作方式。
⑤ 减少了中间节点的外处理时间，延迟及网 络处理的复杂性。
⑥ 保证现行网络的应用和未来通信业务网络 的发展。
⑦ 线路上的传送通常可以在使用它的用户中 自由分配，不享受速率限制。
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ATM协议结构
ATM协议的参考模型,它是一个立体分层模型,从 纵向看由三个功能面:用户面(userplane)、控制面 (controlplane)和管理面(managementplane)组成,它 们的主要功能如下:
用户面:采用分层结构提供用户数据传输功能。
控制面:提供呼叫和连接的控制功能,涉及的主 要是信令功能,它也采用分层结构。
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ATM层对接收来信元进行复用/分路，在发送 侧将不同连接（虚电路）的信元复用成单一的信 元流；在接收侧将接收来的信息流分路并恢复为 各连接的信元。信元进入交换节点后，信头中的 VPI/VCI被迅速被提取并读出，然后查找翻译表 （路由连接表和标识变换表），将他们的新值填 入，信元被送入新值所对应的VC/VP链路输出， 即交换完成。
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UNI、NNI：对应于ATM两种不同信头的信元 格式，字段VPI和VCI为信元所选择的虚路径和虚 信道信息,表示路由,VCI占16比特,UNI的VPI取8比 特,NNI的VPI为12比特;PT字段长2比特,为属性信 息,标明信元所载信息的属性;R（RES）为一个备 用 比 特 , 供 将 来 使 用 ;C （ CLP ） 表 示 信 元 的 优 先 度,CLP＝0表示高优先度,CLP=1表示低优先度,其 对应的信元可能首先被网络丢弃;字段HEC为8比 特长的CRC校验码,用来提高信头的传输可靠度。
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⑧ 对于断续发送的数据的用户，当它间断时， 可以将信道提供给别的用户，提高信道的使用率。 ⑨ 事实上，ATM提出初始就有两个研究方向， 一种是从改进同步时分复用（STD）出发，提出 异步时分复用（ATD）。另一种是从改进分组交 换出发，提高快速分组（FPS），这两者的进一 步结合就是现在的ATM。