2014-2015网络通信网络_8：ATM-1

通信网络_3异步传递模式（ATM）1、异步传递模式（ATM）产生的背景ATM(AsynchronousTransferMode)：异步传递模式现代通信的主要业务类别：传统的电话话音、传真数据传统的广播与电视节目信号互联网上的各种数据业务编码后的语音、图像、视频信号数据交互式的视频会议(语音、图像、文字、图形信息数据)各种测控信息数据第三章ATM1、异步传递模式（ATM）产生的背景不同业务对传输要求有很大的差异如：第三章ATMVideoConferenceSensitiveSensitiveHighTelephoneConnectionlessConnection-orientedDelayDelayvarianceBandwidthrequirementConstantbitrateVariablebitrateSensitiveSensitiveLowInternet（Data）InsensitiveInsensitiveMedium1、异步传递模式（ATM）产生的背景不同业务对传输要求的差异速率要求差异很大数据流的突发性差异很大对传输误比特率的要求不同对传输延时、延时抖动的敏感性不同对传输形式的要求不同：点对点点对多点（广播、组播）多点对多点（多方会议）第三章ATM1、异步传递模式（ATM）产生的背景为适应不同传输要求构建的不同网络共用电话交换网广播电视网分组数据交换网计算机网（以太网/令牌环网/令牌总线网）各种专用的测控网第三章ATM1、异步传递模式（ATM）产生的背景构建综合数字业务网（ISDN）的方案第三章ATMNarrowbandISDN(N-ISDN)–CircuitswitchBroadbandISDN(B-ISDN)–Packet/Cellswitch2xB(earer)64kbit/s1xD(ata)16kbit/s30xB(earer)64kbit/s1xD(ata)64kbit/sPrimaryrateBasicrate224xB(earer)variableIn-bandsignallingATM程控交换网ATM网1、异步传递模式（ATM）产生的背景构建综合数字业务网的基本设想能够融合电路交换和分组交换两种技术的特点：能够保留电路交换的优点，延时和延时抖动能够控制在所期待的范围，适合实时和恒定速率业务的传输；具有数据分组交换的优点，信道统计复用，适合突发性高的业务的传输，保持高的信道利用率。第三章ATM1、异步传递模式（ATM）产生的背景光纤的大规模应用要求改变传统传输方式传统的分组交换(如X.25网络)，逐段进行差错控制，节点处理复杂、延时大，适合不太可靠的长距离铜缆传输介质第三章ATM1、异步传递模式（ATM）产生的背景光纤的大规模应用对改变传统传输方式的要求（续）光纤的特点：容量大、可靠性高(Pb:10-9~10-12)新的传送模式可以只需要端到端的检错机制第三章ATM1、异步传递模式（ATM）产生的背景ATM发展的简要历史1983-FirstATMpaperspublished1987-ITU-TselectsATMforB-ISDN1990-ITU-Tissues13recommendations1992-FirstATMLANsinstalled1993-FirstATMWANsinstalled第三章ATM2、ATM的基本原理ATM的分组结构采用短的、固定长度的分组数据单元：信元(Cell)；信元的头部（Header）结构简单，交换机无需做复杂处理；信元长度很短：53字节（53×8bits），转发延时小；长度固定：交换机易于处理、延时易于预测。第三章ATM2、ATM的基本原理ATM信元：总长53字节，其中头部5字节，载荷48字节载荷长度“来历”：欧洲希望：32字节美国希望：64字节中国：？(尚无话语权)最终：第三章ATM48-BytePayload5-ByteHeader（字节）482643248-octetdatafieldGFCVPIVPIVCIVCIVCIPTIHEC811stOctet2ndOctet3rdOctet4thOctet5thOctetBitsCLP2、ATM的基本原理ATM信元的信元结构第三章ATM2、ATM的基本原理用户-网络接口ATM信元的结构GFC(GenericFlowControl)：一般流量控制VPI(VirtualPathIdentifier)：虚通道标识VCI(VirtualChannelIdentifier)：虚通路标识PTI(PayloadTypeIdentifier)(PTI)：净荷类型知识CLP(CellLossPriority)：信元丢失优先级HEC(HeaderErrorCheck)：信头差错控制Datafield:数据域第三章ATM2、ATM的基本原理同步传输模式：每个用户在固定的时刻分配固定长度的时隙第三章ATM2、ATM的基本原理ATM的异步时分复用概念：某个特定VPI/VCI的链接的信元非等间隔，不占据固定的时隙。第三章ATM2、ATM的基本原理ATM交换的基本概念：采用虚连接的工作方式，各交换节点预先建立入/出口间的通道。第三章ATM2、ATM的基本原理ATM交换的基本概念（续）两种虚连接的工作方式：（1）交互式虚连接（SVC）：每次通信前根据用户请求，利用控制信令确定路由、确定服务类别和传输质量（QoS）、建立链接表、通信结束后释放信道资源；（2）永久虚连接（PVC）：根据用户的租赁要求，预先配置好网络，建立固定的传输路径和相应的链接表，用户随时可以传输数据。第三章ATM2、ATM的基本原理ATM交换的基本概念：永久虚连接与交换式交换式第三章ATM交换机路由器用户永久虚连接（a）交换机用户UNI信令NNI信令用户交换式虚连接（b）3、ATM网络的性能特征时间透明性：反映系统对传输延时的控制能力ATM网络能够根据用户对传输延时的需求，确定服务的类别，保证特定的传输延时；端到端延时的主要原因：传输/传播时延（TD）打包时延（PD）解包时延（DD）交换时延（SD）：SD＝FD＋QDFD：固定交换时延QD：排队时延第三章ATM3、ATM网络的性能特征信息透明性：反映系统对传输差错的控制能力ATM网络能够根据用户对传输差错控制的不同要求，确定服务的类别，保证传输的可靠性；传输出错的主要原因：信道/设备内噪声的随机干扰误比特、信元误插/丢失交换设备的缓冲资源不足拥塞时信元溢出被丢弃第三章ATM3、ATM信元信元头的主要功能标识特定的虚连接（VPI/VCI）确定拥塞时信元丢弃的先后（CLP）区分信元的类别（PTI）：用户数据/系统维护信息信元头的差错控制基本功能：信元检错可选功能：1比特信元纠错信元定界承载用户数据/系统信令与维护信息第三章ATM3、ATM信元ATM信元定界的方法：利用信元头中被保护的部分与HEC字段之间根据检错/纠错建立的特定关联关系来定界。第三章ATM搜索预同步同步逐字节顺序滑动检测逐信元顺序检测获得一个符合规则的“首部”发现一个不正确的首部连续检测到K个正确的首部连续检测到M不个正确的首部第三章ATM3、ATM信元ATM信元定界的方法：（1）承载信元的数据帧可以区分不同的字节的起止位置；（2）在搜索状态，以字节为单位确定连续的5个字节，利用信元头中被保护的部分与HEC字段之间根据检错/纠错建立的特定关联关系来确定该2个字节是否信元头；（3）若非信元头，顺延一个字节，然后判断连续的5个字节是否信元头，一直到搜索到信元头为止；（4）找到一个可能的信元头后，以一个信元间隔为单位，判断下一个信元头的位置是否正确，若重复次均正确，则进入跟踪状态，否则回到搜索状态；（5）在跟踪状态，如果出现次连续的跟踪错误，则重新回到搜索状态，否则保持跟踪状态不变。3.3、ATM信元大小的选择综合上述：效率打包时延排队时延等因素，选择信元的载荷为48字节也较为有利。第三章ATM4、ATM的标准化组织国际电联制定的ATM网络基本框架协议I.113B-ISDNVocabularyI.121BroadbandAspectsofISDNI.150B-ISDNATMCharacteristicsI.211B-ISDNServiceCharacteristicsI.311B-ISDNNetworkAspectsI.321B-ISDNProtocolReferenceModelI.327B-ISDNFunctionalArchitectureI.361B-ISDNATMLayerSpecificationI.362B-ISDNATMAdaptionLayerI.413B-ISDNUser-NetworkInterfaceI.432B-ISDNUNIPhysicalLayerSpecificationI.610OAMPrinciplesofB-ISDNAccessQ.2931B-ISDNAccessSignalling第三章ATM4、ATM的标准化组织ATM论坛：致力于推广ATM技术的民间组织，主要由设备提供商、通信软件服务提供商、运营商及有关的研究机构发起和组成；迄今为止ATM论坛已经以白皮书形式发布了许多有关接口、信令等技术细节方面的行业标准，这些标准通常成熟后成为国际电联的技术标准。第三章ATM2008CopyrightSCUTDT&PLabs284、ATM协议的参考模型参考模型第三章ATM应用层业务特定的汇聚子层(SSCS)公共部分汇聚子层(CPCS)汇聚子层(CS)分段与重组子层(SAR)ATM适配层传输汇聚子层(TC)媒体依赖子层(PMD)ATM物理层ATM层AAL-SDUSSCS-PDUHeaderSSCS-PDUPayloadSSCS-PDUTrailerCPCS-PDUPayloadCPCS-PDUHeaderCPCS-PDUTrailerSAR-PDUPayloadSAR-PDUHeaderSAR-PDUTrailerCellPayloadATM-CellHeaderAAL-SDUData4、ATM协议的参考模型ATM适配层的主要功能数据流/数据包等如何裁减(适配)到ATM的信元载荷中；定义服务类别ATM层定义信元结构确定如何建立、维护和释放虚电路（实现选路、交换、复用、QoS支持、流量控制等）ATM物理层媒体依赖子层（PMD）：接口方式，信元流比特流信元的识别定界、差错控制编译码第三章ATM5、ATM层UNI（User－NetworkInterface）信元头结构第三章ATM48-octetdatafieldGFCVPIVPIVCIVCIVCIPTIHEC811stOctet2ndOctet3rdOctet4thOctet5thOctetBitsCLP5、ATM层NNI（Network－NetworkInterface）信元头结构第三章ATM48-octetdatafieldVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC811stOctet2ndOctet3rdOctet4thOctet5thOctetBits2008CopyrightSCUTDT&PLabs325、ATM层UNI和NNI信元头结构第三章ATMGFCVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC48-OctetDataField5-OctetCellHeader（a）UNIcellVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC48-OctetDataField5-OctetCellHeader（b）NNIcell5、ATM层信元头各有关域的功能（1）GFC(一般流量控制)：在UNI信元中包含有GFC（GenericFlowControlfield）域，可用于用户与网络接口间进行流量控制两种接口工作模式：受控模式：每次发送需获得允许发送标识方可发送非受控模式：GFC＝000第三章ATM48-octetdatafieldVPIVPIVCIVCIVCIPTIC