第五章ATM交换

2019/12/18《现代交换技术》1第五章ATM交换3物理层B-ISDN协议参考模型2概述15ATM适配层ATM层47ATM流量控制技术ATM交换原理6宽带网络信令82019/12/18《现代交换技术》2第五章ATM交换5.1概述2019/12/18《现代交换技术》3宽带综合业务数字网的发展过程公共电话网综合数字网窄带综合业务数字网宽带综合业务数字网2019/12/18《现代交换技术》4公众电话网（PSTN)1876-1910：人工交换(ManualSwitch)1910-1970：机电交换(ElectromechanicalSwitching)1960-现在：电子交换(ElectronicSwitching)2019/12/18《现代交换技术》5综合数字网(IDN)数字技术提高了网络的性能，增加了网络容量。数字传输：PCM脉冲编码调制的数字传输于60年代用于局间中继。综合数字网是数字交换和数字传输的总和，它可以减少成本，提高网络性能。2019/12/18《现代交换技术》6产生背景：（1）80年代中期，电话普及率达到较高的程度。（2）网络现状是：电话网与各专业网并存电话网数据网传真网电缆电视(CATV)网综合业务数字网（ISDN）ISDN思想的产生2019/12/18《现代交换技术》7综合业务数字网（ISDN）ISDN是这样一种网络，它由电话综合数字网(IDN)演变而成，提供端到端的数字连接，以支持一系列广泛的业务(包括话音和非话业务)，它为用户进网提供一组有限的标准多用途用户－网络接口。2019/12/18《现代交换技术》8人们寻求一种集业务表示、网络传输、复用和交换于一体的一元化网络，这个网络不仅能满足现在通信业务的要求，而且能在未来相对较长的时间内满足新的业务通信的要求，这样一个理想的网络称之为宽带综合业务数字网络，即B-ISDN。宽带综合业务数字网（B-ISDN）2019/12/18《现代交换技术》9宽带网的开放性人们要求未来的宽带网络要做到与业务独立灵活与未来安全有效的利用资源收费低廉2019/12/18《现代交换技术》10宽带综合业务数字网的业务分类恒定比特率(CBR)业务可变比特率(VBR)业务可保证比特率(ABR)业务非特定比特率(UBR)业务2019/12/18《现代交换技术》11恒定比特率(CBR)业务CBR业务要求B-ISDN网络对每一个所建立的连接都传送恒定的信息流。CBR业务通常是针对一些实时性的应用，有严格的时延限制，并且数据丢失率低。话音业务和交互式实时图像业务等就属于CBR业务。2019/12/18《现代交换技术》12可变比特率(VBR)业务VBR业务允许B-ISDN网络以可变带宽来传送和交换其信息分组。VBR业务同样需要低信息丢失率。VBR业务又可进一步分成实时VBR业务和非实时VBR业务。2019/12/18《现代交换技术》13可保证比特率(ABR)业务ABR业务要求网络有保证的带宽来传送信息分组，针对一些对信息丢失敏感但可以容忍一定时延的应用。2019/12/18《现代交换技术》14非特定比特率(UBR)业务UBR业务并不要求B-ISDN网络一定为其每个连接分配带宽，而是只要网络有剩余带宽就可传送相应的信息分组。对时延和信息丢失都要求不高的应用。2019/12/18《现代交换技术》15速率跨度大，突发性强，含多媒体业务成份，应用要求悬殊。B-ISDN业务的特征2019/12/18《现代交换技术》16业务比特率保持时间话音高速数据HIFI声音可视电话低速数据遥测100101102103104105106107108109100101102103105106104高质量图像话音保持时间（s）速率（bps）2019/12/18《现代交换技术》17各种业务的突发度也大不相同。可变比特率业务在通信过程中其信息率随时间而变化业务突发性2019/12/18《现代交换技术》18多媒体业务要求宽带网络同时为其建立多个连接，并且根据不同的业务要求动态地加入新连接或撤消已有连接。网络还应保持各媒体成份之间的交叉同步。多媒体业务成份2019/12/18《现代交换技术》19ATM技术特点异步传递模式ATM被国际电联电信标准部（ITU-T）于1992年6月定义为宽带综合业务数字网的传递模式。“传递”包括了传输、交换和复用三个方面，所以传递模式意指信息在网络中的传输、交换和复用方式。“异步”是指在接续和用户中带宽分配的方式。ATM就是在用户接入、传输和交换级综合处理各种通信量的技术。2019/12/18《现代交换技术》20ATM技术特点面向连接分组交换称为信元的固定长度分组高速低延迟信元传输速度为:155.5Mbps；建立在SONET上的622Mbps；2.5Gbps很大程度上为实时视频和声音应用而设计电话公司极力推行B-ISDN使用的技术2019/12/18《现代交换技术》21第五章ATM交换5.2B-ISDN协议参考模型2019/12/18《现代交换技术》22提供端到端的用户信息的传递呼叫建立、释放以及其它连接控制功能提供管理功能及与用户面和控制面交换信息的能力B-ISDN协议参考模型2019/12/18《现代交换技术》23AAL层会聚子层（CS）会聚（CPCS，SSCS）业务适配拆装子层（SAR）分段和组装通用流量控制（UNI）ATM层信元转发信元头的产生和提取信元VPI/VCI变换信元复用和分解传输会聚信元速率解耦HEC信头序列产生/检验信元定界物理层传输帧适配传输帧产生/恢复物理媒体比特定时物理媒体B-ISDN分层功能2019/12/18《现代交换技术》24物理层将从ATM层送来的信元转换为连续比特流在特定物理传输媒体上传输。（1）TransmissionCoverage传输会聚子层TC（2）PhysicalMedia物理媒体子层PM2019/12/18《现代交换技术》25ATM层提供以信元为单位的面向连接的数据传输。信元头产生和提取信元VPI/VCI变换信元复用和分解通用流量控制2019/12/18《现代交换技术》26ATM适配层将各种不同的业务信息适配成ATM信元流。（1）CoverageSublayer会聚子层（2）SegmentAndReassemble拆装子层2019/12/18《现代交换技术》27GFCVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC信息域12345653UNI信元87653214VPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC信息域12345653NNI信元87653214GenericFlowControl一般流量控制ATM信元2019/12/18《现代交换技术》28周期性地阻止UNI接口上所有连接的业务流量1对受控的ATM连接进入网络的业务量进行接入控制2指明UNI接口上的流量是否属于受控ATM连接3GFC功能2019/12/18《现代交换技术》29GFCVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC信息域12345653UNI信元87653214VPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC信息域12345653NNI信元87653214虚通路标识符VPIVirtualPathIdentifier虚信道标识符VCIVirtualChannelIdentifierATM信元2019/12/18《现代交换技术》30通过VPI、VCI识别符和所传输物理链路可以唯一的识别每个ATM连接。ATM的信道复用方式2019/12/18《现代交换技术》31UNINNIVP数256（8b）4096（12b）VC数65536（16b）65536（16b）最大虚连接数16,777,216（24b）268,435,456(28b)ATM的信道复用方式2019/12/18《现代交换技术》32GFCVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC信息域12345653UNI信元87653214VPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC信息域12345653NNI信元87653214信元类型标识符PTIPayloadTypeIdentifierATM信元2019/12/18《现代交换技术》33信息类型指示PTI编码意义PTI编码意义000用户数据信元，无拥塞，SDU类型=0100分段OAM信息流相关信元001用户数据信元，无拥塞，SDU类型=1101端到端OAM信息流相关信元010用户数据信元，拥塞，SDU类型=0110RM信元011用户数据信元，拥塞，SDU类型=1111预留比特3最左位也是最高有效位，它用于规定信元是携带用户数据还是携带操作、管理和维护（OAM）数据。当该比特等于零时，比特2用于指示信元是否通过拥塞交换。比特1用于区分最后用户信元。PTI功能2019/12/18《现代交换技术》34GFCVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC信息域12345653UNI信元87653214VPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC信息域12345653NNI信元87653214信元丢失优先级CLPCellLostPriorityATM信元2019/12/18《现代交换技术》35GFCVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC信息域12345653UNI信元87653214VPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC信息域12345653NNI信元87653214信元头HECHeaderErrorControlATM信元2019/12/18《现代交换技术》36ATM五种信元类型及功能2019/12/18《现代交换技术》37第五章ATM交换5.3物理层2019/12/18《现代交换技术》38物理媒体子层物理媒体主干网和用户接入网是建立在光纤的基础上的在200m以下，接入网可以使用电媒体线路编码基于比特操作的编码：CMINRZ基于信息块编码：4B/5B8B/10B工作模式：激活态、去活态和紧急态2019/12/18《现代交换技术》39传输帧的产生和提取根据传输系统的类型，确定传输帧的格式。在发送端传输标准的传输帧，在接收端，从比特流中将传输帧提取出来。2019/12/18《现代交换技术》40传输帧适配在发送端按照传输系统所使用的信息结构把信元流封装成合适的帧。同样，在相反的方向上从相应的传输帧中提取ATM信元流。2019/12/18《现代交换技术》41信元速率解耦在发送端插入空信元，以适应传输系统的传输速度，在接收端将插入的空信元丢弃。解决同步问题2019/12/18《现代交换技术》42空信元信头为000-------------------01010100104BytesHEC信息段内容全部为01101010信元速率解耦2019/12/18《现代交换技术》43信元头差错控制纠错方式检错方式检测到多比特错误（丢弃）无差错（未操作）检测到单比特错误（纠正）未检测错误（未操作）检测到错误（丢弃）2019/12/18《现代交换技术》44信元定界搜索态预同步态同步态逐比特搜索HEC正确HEC差错逐信元搜索连续σ个正确HEC连续α个差错HEC2019/12/18《现代交换技术》45第五章ATM交换5.4ATM层2019/12/18《现代交换技术》46ATM层功能ATM信元头产生和提取发送端在AAL层准备好信元净荷后在ATM层加上合适的ATM信头，其中的VPI/VCI值将从对接口点上的服务接入点SAP标志进行翻译求得。同样，在接收侧信头被提取，只有信元净荷送往AAL层。此时，VPI/VCI值被翻译为相应的服务接入点SAP标志。2019/12/18《现代交换技术》47ATM层功能信元的多路复用和多路分接发送方向上，多路复用功能将来自不同虚信道和虚通路的信元复用成单一信元流。在接收侧，多路分接功能把不同信元按照VPI、VCI值分拣出来，送至各虚信道和虚通路VPI/VCI翻译在网络的VP交叉连接节点上，输入信元的VPI值在信元输出时被翻译成新的VPI值，而在VC交换机上，每个输入信元的VPI/VCI值被翻译成新