异步传输模式(ATM)课件.ppt

1、 学习目标学习目标nl掌握掌握ATM交换的特点和方式交换的特点和方式nl掌握掌握ATM信元的结构和信元的结构和ATM的一的一n些基本概念些基本概念nl了解了解ATM 协议栈的结构掌握协议栈的结构掌握nAAL2和和AAL5的适配过程的适配过程nl掌握掌握ATM在在WCDMA中的应用中的应用什么是什么是ATMnATM即异步转移模式即异步转移模式:n综合了传输复用交叉连接和交换的技术综合了传输复用交叉连接和交换的技术nATM是快速分组交换技术采用统计复用方式是快速分组交换技术采用统计复用方式n一种结合了电路交换和分组交换的各自优点的一种结合了电路交换和分组交换的各自优点的 技术技术nATM能传送所有

2、类型的业务量能传送所有类型的业务量(话音数据图像等话音数据图像等)传统交换方式的优缺点传统交换方式的优缺点传统交换方式传统交换方式n电路交换电路交换(Circuit Switching)因同一连接的信息经过相同的路由所以时延抖动小因同一连接的信息经过相同的路由所以时延抖动小 易于高速率的交换易于高速率的交换 采用固定时隙分配电路交换只能支持单一速率采用固定时隙分配电路交换只能支持单一速率 带宽浪费带宽浪费n分组交换分组交换(Packet Switching)分组交换可以支持多种速率的交换分组交换可以支持多种速率的交换 系统延迟不确定性系统延迟不确定性 分组交换的交换速率不易提高分组交换的交换速

3、率不易提高ATM交换方式的特点交换方式的特点ATM交换方式的特点交换方式的特点:n以信元为单位的异步转移模式异步意味着来自任以信元为单位的异步转移模式异步意味着来自任意用户的信息信元流不必是周期性的便于实现线意用户的信息信元流不必是周期性的便于实现线路带宽的共享和统计复用路带宽的共享和统计复用nATM网络能同时传送多种类型的信息承载多种通网络能同时传送多种类型的信息承载多种通信业务并且能够提供信业务并且能够提供QoS Quality of Service 服服务务n信元长度固定容易实现硬件交换实现高速交换信元长度固定容易实现硬件交换实现高速交换ATM 异步多路技术n Asynchronous

4、MultiplexingCABBCCCBBAABBBBCCCCASynchronous MultiplexingCABBCABBBAABBBBCCCCABCATM技术的优点技术的优点ATM技术的优点技术的优点n目前唯一实现目前唯一实现QoS的技术的技术n同时支持话音数据图象业务等宽带业务同时支持话音数据图象业务等宽带业务n技术成熟标准化程度高技术成熟标准化程度高n业界广泛的支持业界广泛的支持n良好的网络互联和互通能力良好的网络互联和互通能力n不断演进适应不断出现的新业务不断演进适应不断出现的新业务ATMATM简述简述Asynchronous Transfer ModeAsynchronous

5、Transfer ModeATM：异步转移模式是一种快速分组交换技术、采用统计复用方式；n利用ATM信元作为载体传送信息；n能传送所有类型的业务量(话音、数据、图像)固定比特率简单可变比特率 复杂电路交换多速率 电路交换快速电路交换ATM快速分组交换 帧中继 分组交换交 换 技 术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信元信元话音话音数据数据视频视频ATMATM的基本特点的基本特点 采用采用 53-byte 固定长度的信元固定长度的信元=48B 净荷净荷+5B 信元头信元头 信元使用连接标识信元使用连接标识VPI/VCI通过通过ATM交换机交换交换机

6、交换 面向连接：在通信前先建立端到端的虚连接面向连接：在通信前先建立端到端的虚连接(VCs)建立连接时就定义业务（或连接）的建立连接时就定义业务（或连接）的QoS属性属性48-Byte PayloadContractATM信元格式（二）VPI：虚通道标识，NNI中为12比特，UNI中为8比特。VCI：虚通路标识，16比特，标识虚通道中的虚通路，VPI/VCI一起标识一个虚连接。HEC：信头差错控制，8比特，检测出有错误的信头，可纠正信头中1比特的差错。HEC的另一个作用是进行信元定界，利用HEC字段和它之前的4字节的相关性可识别出信头位置。PT：净荷类型，3比特。CLP：信元丢失优先级，1比特

7、，用于拥塞控制。GFC：一般流量控制，4比特，只用于UNI接口。公共公共 UNIB-ICIUNINNINNINNIATM公网公网ATM专网专网UNI=用户到网络接口NNI=网络到网络接口信头内容在用户-网络接口（UNI）和网络节点接口（NNI）中略有差别nVPI：NNI中为中为12比特，比特，UNI中为中为8比特。比特。nGFC：4比特，只用于比特，只用于UNI接口，目前置为接口，目前置为0000，将来可能用于流量控制或标示，将来可能用于流量控制或标示不同的接入。不同的接入。ATM交换分类交换分类nATM的交换本质上是分组交换的交换本质上是分组交换nATM交换分为交换分为VP Virtual

8、Path 交换和交换和VC Virtual Channel 交换两种交换两种nVPI和和VCI仅在两个物理节点间只有局部意仅在两个物理节点间只有局部意义义ATM物理连接物理连接虚通路连接虚通路连接(VCC)虚通道虚通道(VP)包括多条包括多条VC虚通路连接虚通路连接(VCC)包括多条包括多条VP虚通路虚通路(VC)ATM端节点之间的端节点之间的逻辑通路逻辑通路虚通路虚通路(VC)虚通路虚通路(VC)E3OC-3OC-12虚通道虚通道(VP)虚通道虚通道(VP)连接标识连接标识=nATM 交换机翻译 VPI/VCI值n每个接口的VPI/VCI值唯一1/353/642/401/351/351/35

9、2/403/64121/351/353/642/4021VPI/VCI端口端口VPI/VCI端口端口输入输入输出输出VCI 1VCI 2VCI 3VCI 4VPI 5VPI 4VCI 1VCI 2VCI 1VCI 2VP交换交换VC 交换交换VP交换交换仅对信元的VP进行处理和变换，功能较为简单，通常用在交叉连接器和集中分配器。VC交换交换要同时对VPI、VCI进行处理和变换，功能较为复杂，通常用在ATM交换机、复接分接器。VPI和VCI只有局部意义，每个VPI/VCI在相应的VP/VC交换节点被处理，相同的VPI/VCI值在不同VP/VC链路段并不代表同一个“虚连接”。虚通路连接虚通路连接(

10、VCC)虚通道连接虚通道连接(VPC)VP交换交换VC交换交换VC交换交换NNINNIVPI=2VCI=44VPI=1VCI=1VPI=26VCI=44VPI=20VCI=30UNIUNI这种逐跳转发被称为信元转发高层高层高层高层ATM 层层物理层物理层控制面控制面用户面用户面层管理层管理面管理面管理ATM 适配层（适配层（AAL）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，物理媒介比特定时物理媒介PM信元速率解耦HEC序列的产生/检验信元定界传输帧适配传输帧产生/恢复TC物理层分段与组装SAR会聚CSAAL一般流量控制信元头产生与提取信元VPI/VCI翻译信元复用

11、和解复用ATM层层管理高层功能高层SMF，MMF，待定622.08Mbit/sSTS-12，STM-4UTP-3，待定155.52MbipsSTS-3C，STM-1MMF/STP155.52/1994.4信元流SMF，MMF，同轴155.52Mbit/sSTS-3C，STM-1UTP-5，STP155.52Mbit/sSTS-3C，STM-1MMF100/125FDDIUPT-351.84Mbit/sSTS-1UPT-325.6/32信元流传输媒介比特流(Mbit/s)/波特率(Mbaud)帧格式注：UTP-3、UTP-5：3类、5类无屏蔽双绞线；STP：屏蔽双绞线。MMF：多模光纤；SMF：

12、单模光纤；ATM物理层主要是提供ATM信元的传输通道：将ATM层传来的信元加上其传输开销后形成连续的比特流，同时在接收到物理媒介上传来的连续比特流后，取出有效的信元传给ATM层。Port 1Port 2ATM 层层Port 1Port 2ATM 层层VPI 2VCI 37VPI 3VCI 39NNIUNIUNISARCSAALPBXnATM适配层（AAL）位于ATM层之上不同类型的业务需要不同的适配，处理比较复杂，所以分了两个子层：汇聚子层（CS）和拆装子层（SAR）。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ContractContractATM 网络网络 流量控制流量控

13、制在业务特性上，有在业务特性上，有流量参数：流量参数：PCRPCR、SCRSCR、MCRMCR、MBSMBS、在业务的在业务的服务质量上，有服务质量上，有QoSQoS 参数：参数：MCTDMCTD、CLRCLR、CDVTCDVT峰值信元速率：最大数据速率在不丢失数据的情况下一条连接能够传递的速率可维持速率应用产生的平均信元速率最大突发长度最大的信元突发长度应用应付延迟的能力最大信元传递时延 信元从一个端点到另一个端点所需要的时间信元抖动容限：（信元时延变化容限）信元间隔的上限信元丢失率 可以接受的因网络拥塞而导致信元丢失比例ATM论坛从流量控制的角度出发，将ATM分成五类：CBR Consta

14、nt bit rate VBR-RT Variable bit rate-real time VBR-NRT VBR-nonreal time UBR Unspecified bit rate ABR Available bit rateUBR 不要求严格的时延和时延变化，不提供专门的业务质量，不保证输出PCR、CDV T局域网仿真，IP OV ER ATM和非专门流量业务UBR：未定比特速率业务ABR 可应用 于可以根据闭环拥塞控制下的基于速率的网络反馈改变它们的传输速率的业务源PCR、CDV T、MCR局域网互连、高质量的文件传输和网页浏览ABR：可用比特速率业务nrtV BR 支持对延迟

15、和延迟变化没有限制的，但仍具有变化速率和突发流量特性的应用。PCR、SCR、MBS数据包传输、终端会议和文件传输nrtV BR：非实时可变比特速率业务rtV BR 支持对时间敏感的应用，对延迟和延迟变化有一定的限制。PCR、SCR、CDV T、MBS音频、可变比特视频rtV BR：实时可变比特速率业务CBR 支持对CTD 和CDV 进行严格要求而且不能容忍迟延变化的业务PCR、CDV T话音、恒定比特视频和电路仿真CBR：恒定比特速率业务备注流量参数应用实例业务类型ATMATM网络的网络的OAMOAM功能功能ATM网络的运行、管理和维护（OAM）可分为五个方面：（1）性能监视网络维护管理功能实

16、体连续地或周期地监视网络运行的各种性能指标，以便及时地了解当前网络的运行情况。（2）劣化和故障检测通过连续的或周期性的检查，以检测故障或预计的故障，并产生维护事件信息的报告以及各种警告。（3）系统保护一旦网络中某一设备出现故障，网络维护管理功能将采取措施将其与整个网络隔离，以免影响整个网络的正常运行。（4）管理信息的传送网络维护管理过程中所获得的各处状态信息需要及时地通知网络中各处的维护管理实体，而维护管理实体所发出的控制信号也要及时地传送给受控设备。（5）故障定位为了能及时准确地处理故障，要求网络维护管理功能测试出故障设备的位置，甚至定出故障在设备中的哪个分系统中。假设一用户向网络申请一项业务所申请的最大网络带宽为PCR，单位为信元/秒，记T=1/PCR，则T意味着用户每隔不小于T的时间向网络发送1个信元，网络将所有信元以流体的形式倒进一个漏桶中，这个漏桶预先设置的时间容限为LT（一般LT），如下图3，信元在通过漏桶时以对应于PCR的速率向下漏，正常情况下，每隔T时间收到1个信元，同时从漏桶注出1个信元，如果信元有突发，假设信元B提前到达，而此时上一个信元还没有流尽，若此时L有足够大，漏桶能容纳信元B的体积，则信元B不违约，如继续突发，直至漏桶中还没有流尽的信元数L，导致信元在漏桶中溢出被认为违约，这些信元将被丢弃或打标签。这种算法称也作通用信元速率算法，简称GCRA。