宽带ATM技术《宽带通信网课件-CH1》

2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:20121第一章宽带ATM技术1.1ATM技术概述1.2ATM物理层1.3ATM交换1.4ATM适配层(AAL)1.5NO.7信令系统与ATM信令2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201221.1ATM技术概述一、ATM(异步转移模式）原理1．历史1983年，法国邮电科学院的Coudreuse提出异步时分复用ATD(AsynchronousTimeDivision)；同步异步在Globecom’83上,Turner提出交换方面的FPS-FastPacketswitching（硬件实现的交换）。2．定义采用固定长度的短分组cell（称为信元），实现信息异步高效复用和高速硬件交换技术，称为AsynchronousTransferMode(ATM)。2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:20123ATM原理(续)信头(Header-5B)载荷(P-payload,48B)3．工作原理（1）异步高效复用：最大限度地利用传输资源;（2）异步高效交换：信头到达即可分析处理，确定该信元的输出链路及新的标头/Header值.（尽可能减少存储、转发时延，Storing&Forwarding)2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:20124话音X数据Y图象ZI1O1I2O2ImOnMUXX(1)Y(1)Z(1)HHHY(2)HtX(2)H注解：MUX＝Multiplexing,可翻译为复用或复接（复用＝复接＋分接），demultiplexing译为分接,不能译为解复用；Multiplexing译为复用或复接，主要看英文中它是代表复接＋分接，还是仅代表复接。MUXDeMUXMUX(复用）2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:20125ATM原理(续)X(1)Y(1)Z(1)HHHY(2)HtX(2)HX(1)HO2X(2)HHx’(2)H’’其它路在端口2输出信元Hx’(1)Hy’(1)Y(1)HY(2)HO3Hy’(2)H’’其它路在端口3输出信元Z(1)HOiHz’(1)从同一输入接口输入的信元，在不同输出端口上的输出信元时间：可能出现顺序倒置(FILO:FirstInLastOut)2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:20126ATM原理(续)输入链路（端口）信元标头值输出链路（端口）输出信元标头值I1X1Y1Z123iX1’Y1’Z1’I2X2Y2abcX2’Y2’ImXmymXm’Ym’2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:20127二、ATM技术的优点与特色ATM交换（入链路，入标头值）（输出链路,出标头值）ATM具有电路交换的简单性和分组交换的灵活性，具有如下两大优点：1.复用方面：利用统计复用技术，可动态地为每种业务分配带宽，最有效地利用网络资源，适合现有业务及未来业务的需要。2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:20128ATM技术的优点(续)3路突发64kbps共用一个64kbps：64*（0.1+0.3+0.6)2.交换方面：（1）取消逐链差错恢复和流量控制分组交换网(PacketSwitching)：逐链差错恢复与流量控制(X.25在第二/三层均有此功能）。帧中继网(FR:FrameRelay)：网络仅支持第二层核心功能（帧定位、比特透明性、差错检验等），第二层其它功能在端到端（Client/Server)上实现。2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:20129ATM技术的优点(续)ATM网络：（采用ATM技术的B-ISDN）网络仅对信头进行差错控制（传输技术的进步，光纤BER,BitErrorRatio=1E-10,notration,rate）（2）在进行用户信元传输前，必须建立连接//(ATM是一种面向连接(connectionoriented)的技术，而IP是一种“边传送边选路routingateachlopwhenforwarding”的无连接(connectionless)技术)（3）减少了信头（信元标头）功能，易于硬件高速处理（4）短固定分组保证了交换时延及时延波动性小，适于实时业务传输。2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201210三、ATM信元组成1．信元格式GFCVPIVPIVCIVCIVCIPTCLPHECVPIVPIVCIVCIVCIPTCLPHEC(a)UNI(b)NNIUNI：UserNetworkInterfaceNNI：NetworkNodeInterface2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201211ATM信元组成（续）GFC-GenericFlowControl(4b)一般流量控制VPI-VirtualPathIdentifier(8/12b)虚通道标识符VCI-VirtualChannelIdentifier(16b)虚通路标识符//(记忆道》路）PT-PayloadType(3b)载荷类型CLP-CellLosePriority(1b)信元丢失优先级HEC-HeaderErrorControl(8b)信元标头差错控制2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201212ATM信元组成（续）2.各字段含义GFC:多种用户终端接入时的流量控制(业务优先级，或基于用户类型);VPI/VCI:只具有端点处的局部意义（单向），用于（传输资源中的）信元复用与交换;PT:标明载荷类型（用户数据、操作管理维护OAM信元、资源管理等），是否拥塞?是否为用户消息的最后一段？（即一个用户消息形成的多个信元中的最后一个，为什么需要此功能？）2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201213ATM信元组成（续）PT编码及含义（D3D2D1）：000UD,CN,AUU0//UD:userdata001UD,CN,AUU1//CN,CE:Congestion(Non)Experienced010UD,CE,AUU0//ATMuser-to-userIndication.011UD,CE,AUU1100维护管理每段(Segment)101维护管理端到端(end-to-end)110资源管理111预留2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201214四、ATM协议参考模型1、B-ISDN协议参考模型（图见谷P92）PRM可表现一个系统中协议构成及其关系（部分及其与整体的关系），有利于协议的认识及改进，便于实现CLP=0/1(1=优先丢弃（拥塞时,与常规相反）HEC:信元标头前4字节纠检错.检错（可纠：纠正1bit错误；不可纠：丢弃该信元）；不可检：信元被错误地传递（misdirect)2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201215B-ISDN协议参考模型面管理层管理控制平面用户平面高层高层SAALAALATM层物理层信令信息ATM协议参考模型DoyouknowhowmanytypesofPRMsarethereforinformationsystems?Andnameofeach?2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201216B-ISDN/RM由用户面(UserPlane)、控制面(ControlPlane)、管理面(ManagementPlane)组成（U）用户面：负责用户消息的传递(transport)，还包括相应的差错恢复和流量控制（此两功能仅限于终端Client/Server，流控功能也能在部分交换机中实现）；（C）控制面：负责呼叫和连接控制，即建立、监督、释放连接所需的信令处理功能;（M）管理面：面管理：系统管理、面间协调;层管理：每一层的层管理OAM(Operation,Administration,Maintenance)。2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:2012172、协议分层及其功能高层功能高层汇聚分段与重组CSSARAAL一般流量控制信元标头产生/提取信元VPI/VCI转换信元复接和分接（Mux/Demux)ATM信元速率解耦decouplingHEC序列的产生/检验信元定界,传输帧适配传输帧产生/恢复比特定时，物理媒质TCPM物理层M面U面/C面层管理2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201218协议分层及其功能（续）注：PM:PhysicalMediumsublayer（物理媒质子层）TC:TransmissionConvergencesublayer（传输汇聚子层)SAR:SegmentationAndReassemblysublayer（分段与重装子层）CS:ConvergenceSublayer（汇聚子层）HEC:HeaderErrorControl(信元)标头差错控制2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201219协议分层及其功能（续）（1）物理层：为ATM层提供可靠高效的信元传递服务PM（物理媒质）提供比特传输能力：比特定时、线路编解码、传输波形产生与恢复(bit级别）。传输媒质：单/多模光纤、同轴电缆（75Ω）、双绞线、微波等。TC（传输汇聚）完成:*传输帧产生与恢复；(frame级别）*传输帧适配：信元传输帧载荷区；*信元定界与扰码；（确定信元起始点）2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201220协议分层及其功能（续）（2）ATM层*信元复接、分接；*信元VPI/VCI转换：在ATM交换结点进行VPI/VCI转换；*信元标头产生与提取；(信元标头：源点产生、中间点提取与产生、宿点提取)（3）AAL层*根据高层业务的性质，将其组装成特定格式的信元（4）高层（面向应用）*根据业务的性质，进行适当的处理2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201221五、ATM提供的业务见谷P93C/V/A/UBR:Const,Variable,Available,UnspecifiedBitRateABR：提供”尽力而为Bestefforts”的服务质量;UBR:网络不对QoS提供任何保证2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201222六、ATM网络见谷P95ATM专用网ATM公共网2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201223ATM网络（续）1.ATM骨干网络由（ATM交换机）结点通过高速中继线路互连而成，提供网络连接，实现信元的高速传递;2.用户侧设备用户终端：符合UNI或其它标准(经过适配、转换而符合）用户接入设备(UAE/UserAccessEquipment)：ATM用户交换机、ATM复用器、宽带适配器等2019/12/7ftp:219.245.73.1,Name:bcn,Password:201224ATM网络（续）3．接口类型在公共网中(public)，NNI和UNI分别称为公共NNI和公共UNI，标准由ITU-T制定。在专用网中(Private