第五章 ATM交換課件

1、2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)132 1547682022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)22022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)3公共公共電話網(wǎng)電話網(wǎng)綜合綜合數(shù)字網(wǎng)數(shù)字網(wǎng)窄帶綜合窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)寬帶綜合寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)4 1876-1910：人工交換：人工交換(Manual Switch) 1910-1970：機(jī)電交換：機(jī)電交換(Electromechanical Switching) 1960-現(xiàn)在：電子交換現(xiàn)在：電子交換(Electronic Switching)2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)

2、5 數(shù)字技術(shù)提高了網(wǎng)絡(luò)的性能，增加了網(wǎng)絡(luò)容量。數(shù)字技術(shù)提高了網(wǎng)絡(luò)的性能，增加了網(wǎng)絡(luò)容量。 數(shù)字傳輸：數(shù)字傳輸：PCM 脈沖編碼調(diào)制的數(shù)字傳輸于脈沖編碼調(diào)制的數(shù)字傳輸于60年代用于局間中繼。年代用于局間中繼。 綜合數(shù)字網(wǎng)是數(shù)字交換和數(shù)字傳輸?shù)目偤停C合數(shù)字網(wǎng)是數(shù)字交換和數(shù)字傳輸?shù)目偤?，它可以減少成本，提高網(wǎng)絡(luò)性能。可以減少成本，提高網(wǎng)絡(luò)性能。2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)6 產(chǎn)生背景：產(chǎn)生背景： （1）80年代中期，電話普及率達(dá)到較高的程度。年代中期，電話普及率達(dá)到較高的程度。 （2）網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀是：電話網(wǎng)與各專業(yè)網(wǎng)并存）網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀是：電話網(wǎng)與各專業(yè)網(wǎng)并存 電話網(wǎng)電話網(wǎng) 數(shù)據(jù)網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng) 傳

3、真網(wǎng)傳真網(wǎng) 電纜電視電纜電視(CATV)網(wǎng)網(wǎng)ISDN思想的產(chǎn)生思想的產(chǎn)生2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)7ISDN是這樣一種網(wǎng)絡(luò)，它由電話綜合是這樣一種網(wǎng)絡(luò)，它由電話綜合數(shù)字網(wǎng)數(shù)字網(wǎng)(IDN)演變而成，提供端到端的數(shù)字演變而成，提供端到端的數(shù)字連接，以支持一系列廣泛的業(yè)務(wù)連接，以支持一系列廣泛的業(yè)務(wù)(包括話音包括話音和非話業(yè)務(wù)和非話業(yè)務(wù))，它為用戶進(jìn)網(wǎng)提供一組有限，它為用戶進(jìn)網(wǎng)提供一組有限的標(biāo)準(zhǔn)多用途用戶網(wǎng)絡(luò)接口。的標(biāo)準(zhǔn)多用途用戶網(wǎng)絡(luò)接口。2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)8 人們尋求一種集業(yè)務(wù)表示、網(wǎng)絡(luò)傳輸、復(fù)用人們尋求一種集業(yè)務(wù)表示、網(wǎng)絡(luò)傳輸、復(fù)用和交換于一體的一元化網(wǎng)絡(luò)

4、，這個網(wǎng)絡(luò)不僅能滿足和交換于一體的一元化網(wǎng)絡(luò)，這個網(wǎng)絡(luò)不僅能滿足現(xiàn)在通信業(yè)務(wù)的要求，而且能在未來相對較長的時現(xiàn)在通信業(yè)務(wù)的要求，而且能在未來相對較長的時間內(nèi)滿足新的業(yè)務(wù)通信的要求，這樣一個理想的網(wǎng)間內(nèi)滿足新的業(yè)務(wù)通信的要求，這樣一個理想的網(wǎng)絡(luò)稱之為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，即絡(luò)稱之為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，即。 2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)9恒定比特率恒定比特率(CBR)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)可變比特率可變比特率(VBR)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)可保證比特率可保證比特率(ABR)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)非特定比特率非特定比特率(UBR)業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)10 CBR業(yè)務(wù)要求業(yè)務(wù)要求B-ISDN網(wǎng)絡(luò)對

5、每一個所建立的連網(wǎng)絡(luò)對每一個所建立的連接都傳送恒定的信息流。接都傳送恒定的信息流。 CBR業(yè)務(wù)通常是針對一些實時性的應(yīng)用，有嚴(yán)業(yè)務(wù)通常是針對一些實時性的應(yīng)用，有嚴(yán)格的時延限制，并且數(shù)據(jù)丟失率低。格的時延限制，并且數(shù)據(jù)丟失率低。 話音業(yè)務(wù)和交互式實時圖像業(yè)務(wù)等就屬于話音業(yè)務(wù)和交互式實時圖像業(yè)務(wù)等就屬于CBR業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。 2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)11 VBR業(yè)務(wù)允許業(yè)務(wù)允許B-ISDN網(wǎng)絡(luò)以可變帶寬來傳送和網(wǎng)絡(luò)以可變帶寬來傳送和交換其信息分組。交換其信息分組。 VBR業(yè)務(wù)同樣需要低信息丟失率。業(yè)務(wù)同樣需要低信息丟失率。 VBR業(yè)務(wù)又可進(jìn)一步分成實時業(yè)務(wù)又可進(jìn)一步分成實時VBR業(yè)務(wù)

6、和非實時業(yè)務(wù)和非實時VBR業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)。2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)12 ABR業(yè)務(wù)要求網(wǎng)絡(luò)有保證的帶寬來傳送信息分業(yè)務(wù)要求網(wǎng)絡(luò)有保證的帶寬來傳送信息分組，針對一些對信息丟失敏感但可以容忍一定時延組，針對一些對信息丟失敏感但可以容忍一定時延的應(yīng)用。的應(yīng)用。2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)13 UBR業(yè)務(wù)并不要求業(yè)務(wù)并不要求B-ISDN網(wǎng)絡(luò)一定為其每個網(wǎng)絡(luò)一定為其每個連接分配帶寬，而是只要網(wǎng)絡(luò)有剩余帶寬就可傳送連接分配帶寬，而是只要網(wǎng)絡(luò)有剩余帶寬就可傳送相應(yīng)的信息分組。相應(yīng)的信息分組。 對時延和信息丟失都要求不高的應(yīng)用。對時延和信息丟失都要求不高的應(yīng)用。2022-4-30現(xiàn)

7、代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)14 速率跨度大，突發(fā)性強(qiáng)，含多媒體業(yè)速率跨度大，突發(fā)性強(qiáng)，含多媒體業(yè)務(wù)成份，應(yīng)用要求懸殊。務(wù)成份，應(yīng)用要求懸殊。161718異步傳遞模式異步傳遞模式ATM被國際電聯(lián)電信標(biāo)準(zhǔn)部（被國際電聯(lián)電信標(biāo)準(zhǔn)部（ITU-T）于于1992年年6月定義為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的傳遞模式。月定義為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的傳遞模式。21STD（Synchronous Time Division）：）： 通過時間位置來區(qū)別每一個邏輯信道通過時間位置來區(qū)別每一個邏輯信道ATD（Asynchronous Time Division）：）： 通過標(biāo)記來區(qū)別每一個邏輯信道通過標(biāo)記來區(qū)別每一個邏輯信道 虛連接虛

8、連接 信頭標(biāo)簽的方式信頭標(biāo)簽的方式 與地址的不同與地址的不同面向連接的通信方式面向連接的通信方式傳統(tǒng)分組交換ATMATM的分組信元信頭：在UNI上為GFC 在NNI上為VPI123456-53 8 4 1GFC/VPIVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC凈荷ATM信元格式：ATM信元頭部格式根據(jù)信元在B-ISDN網(wǎng)絡(luò)中的位置分為用戶接口UNI格式和網(wǎng)絡(luò)間接口NNI格式兩種。2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)26Generic Flow Control一般流量控制一般流量控制控制用戶網(wǎng)絡(luò)中控制用戶網(wǎng)絡(luò)中ATM連連接的業(yè)務(wù)流量接的業(yè)務(wù)流量2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技

9、術(shù)27虛信道標(biāo)識符虛信道標(biāo)識符VCIVirtual Channel Identifier虛通路標(biāo)識符虛通路標(biāo)識符VPIVirtual Path Identifier傳輸鏈路虛通路 VPxVPzVPyVCxVCxVCyVCzVCzVCyVCyVCx虛信道2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)29信元類型標(biāo)識符信元類型標(biāo)識符 PTIPayload Type Identifier用來標(biāo)識凈荷的類型，用來標(biāo)識凈荷的類型，3比比特，可標(biāo)識特，可標(biāo)識8種類型。種類型。 2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)30信元丟失優(yōu)先級信元丟失優(yōu)先級CLPCell Lost Priority1比特，用于擁塞控

10、制。CLP=0時網(wǎng)絡(luò)應(yīng)保障帶寬資源供給；CLP=1時如有擁堵可丟棄信元。2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)31信元頭信元頭HECCell Lost Priority為信頭差錯控制，8比特，用于信頭中的差錯控制和信元同步2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)322022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)33提供端到端提供端到端的用戶信息的用戶信息的傳遞的傳遞呼叫建立、釋呼叫建立、釋放以及其它連放以及其它連接控制功能接控制功能提供管理功能及與提供管理功能及與用戶面和控制面交用戶面和控制面交換信息的能力換信息的能力2022-4-3034 AALAAL層層 會聚子層（會聚子層（CSCS）

11、會聚（會聚（CPCSCPCS，SSCSSSCS）業(yè)務(wù)適配業(yè)務(wù)適配 拆裝子層（拆裝子層（SARSAR） 分段和組裝分段和組裝 通用流量控制（通用流量控制（UNIUNI） ATMATM層層 信元轉(zhuǎn)發(fā)信元轉(zhuǎn)發(fā) 信元頭的產(chǎn)生和提取信元頭的產(chǎn)生和提取 信元信元VPI/VCIVPI/VCI變換變換 信元復(fù)用和分解信元復(fù)用和分解 傳輸會聚傳輸會聚 信元速率解耦信元速率解耦 HECHEC信頭序列產(chǎn)生信頭序列產(chǎn)生/ /檢驗檢驗 信元定界信元定界 物理層物理層 傳輸傳輸幀幀適配適配 傳輸傳輸幀幀產(chǎn)生產(chǎn)生/ /恢復(fù)恢復(fù) 物理媒體物理媒體 比特定時比特定時 物理媒體物理媒體主要完成傳輸信息功能主要完成交換、選主要完成

12、交換、選路和復(fù)用的功能路和復(fù)用的功能負(fù)責(zé)將高層業(yè)務(wù)信息負(fù)責(zé)將高層業(yè)務(wù)信息或信令信息適配成或信令信息適配成ATM流流2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)35ITU(I.432)物理層速率37382022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)392022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)401、信元的多路復(fù)用和多路分接、信元的多路復(fù)用和多路分接 發(fā)送方向發(fā)送方向上，多路復(fù)用功能將來自不同虛信道和虛通上，多路復(fù)用功能將來自不同虛信道和虛通路的路的信元復(fù)用信元復(fù)用成單一信元流。成單一信元流。 在在接收側(cè)接收側(cè)，多路分接多路分接功能把不同信元按照功能把不同信元按照VPI、VCI值值分揀出來，送至各虛信

13、道和虛通路分揀出來，送至各虛信道和虛通路 2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)412、VPI/VCI翻譯翻譯 在網(wǎng)絡(luò)的在網(wǎng)絡(luò)的VP交叉連接節(jié)點上，輸入信元的交叉連接節(jié)點上，輸入信元的VPI值在值在信元輸出時被翻譯成新的信元輸出時被翻譯成新的VPI值，而在值，而在VC交換機(jī)上，每交換機(jī)上，每個輸入信元的個輸入信元的VPI/VCI值被翻譯成新的對應(yīng)值。值被翻譯成新的對應(yīng)值。 2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)423、ATM信元頭產(chǎn)生和提取信元頭產(chǎn)生和提取 發(fā)送端在發(fā)送端在AAL層準(zhǔn)備好信元凈荷層準(zhǔn)備好信元凈荷后后在在ATM層加上合層加上合適的適的ATM信頭信頭，其中的，其中的VPI/

14、VCI值將從對接口點上的服值將從對接口點上的服務(wù)接入點務(wù)接入點SAP標(biāo)志進(jìn)行翻譯求得。標(biāo)志進(jìn)行翻譯求得。同樣，在接收側(cè)信頭被提取，只有信元凈荷送往同樣，在接收側(cè)信頭被提取，只有信元凈荷送往AAL層。此時，層。此時，VPI/VCI值被翻譯為相應(yīng)的服務(wù)接入點值被翻譯為相應(yīng)的服務(wù)接入點SAP標(biāo)志。標(biāo)志。2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)434、一般流量控制、一般流量控制 該功能支持用戶網(wǎng)的該功能支持用戶網(wǎng)的ATM通信流量控制，它定義于通信流量控制，它定義于用戶網(wǎng)絡(luò)接口。用戶網(wǎng)絡(luò)接口。2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)44 ATM是是面向連接面向連接的，傳送信息前要先建立的，傳送信息前

15、要先建立虛連接虛連接ATM層連接是一串級聯(lián)的層連接是一串級聯(lián)的ATM層上的鏈路，用于向?qū)由系逆溌?，用于向接入點提供端到端的數(shù)據(jù)傳遞能力。接入點提供端到端的數(shù)據(jù)傳遞能力。 ATM層鏈路包括兩種類型：層鏈路包括兩種類型： 虛通路鏈路，用虛通路鏈路，用VPI值區(qū)分；值區(qū)分； 虛信道鏈路，用虛信道鏈路，用VCI值區(qū)分。值區(qū)分。在信頭中用在信頭中用VPI/VCI標(biāo)識信元屬哪個連接。標(biāo)識信元屬哪個連接。45p 向北京方向（用向北京方向（用VPI = 1標(biāo)識）的標(biāo)識）的3個通信，兩個是數(shù)據(jù)通信，個通信，兩個是數(shù)據(jù)通信，一個是電話通信（分別用一個是電話通信（分別用VCI = 4、5、6標(biāo)識）標(biāo)識）p 向廣州方

16、向（用向廣州方向（用VPI = 2標(biāo)識）的標(biāo)識）的2個通信，一個是視頻通信，個通信，一個是視頻通信，一個是電話通信（分別用一個是電話通信（分別用VCI = 5、6標(biāo)識）標(biāo)識） 4647482022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)492022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)502022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)512022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)522022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)5354業(yè)務(wù)特性業(yè)務(wù)特性源與終點之間的源與終點之間的時鐘同步時鐘同步比特率比特率類別類別A類類B類類C類類D類類連接方式連接方式需要需要不需要不需要固定固定可變可變面向連接面向連接無連接

17、無連接ATM適配層適配層AAL1AAL2AAL3AAL5AAL4AAL5典型例子是典型例子是ATM網(wǎng)絡(luò)中傳網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)妮數(shù)?4kbit/s話音業(yè)務(wù)話音業(yè)務(wù)典型的例子是典型的例子是采用可變比特采用可變比特率的圖象和音率的圖象和音頻業(yè)務(wù)。頻業(yè)務(wù)。典型例子是采用典型例子是采用面向連接的數(shù)據(jù)面向連接的數(shù)據(jù)傳送和信令傳送傳送和信令傳送業(yè)務(wù)。如幀中繼業(yè)務(wù)。如幀中繼典型例子是典型例子是無連接的數(shù)無連接的數(shù)據(jù)傳送業(yè)務(wù)，據(jù)傳送業(yè)務(wù)，如如IP業(yè)務(wù)業(yè)務(wù)2022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)552022-4-30現(xiàn)代交換技術(shù)現(xiàn)代交換技術(shù)56邏輯邏輯 ATM 信道信道 = 物理端口物理端口 + 物理端口上的邏輯信道

18、物理端口上的邏輯信道5759XYZSXXYSKKNGMGILI1I2INO1O2Oq信頭信頭/鏈路鏈路翻譯表翻譯表.輸出信頭輸出信頭.ATM交換的基本原理交換的基本原理輸入鏈路輸入鏈路輸入鏈路輸入鏈路信頭值信頭值信頭值信頭值XYZO1Oq O2I1KMLNIGXYSO1O2 OqIn.輸入信頭輸入信頭通信前利用呼叫建立通信前利用呼叫建立信令為每個呼叫分配信令為每個呼叫分配邏輯信道，指定信頭邏輯信道，指定信頭值為值為x、y、z等，以及等，以及用戶所在鏈路號存入用戶所在鏈路號存入路由表，同時將輸出路由表，同時將輸出鏈路和分配的信頭值鏈路和分配的信頭值存入對應(yīng)表項。存入對應(yīng)表項。60XYZSXXYSKKNGMGILI1I2INO1O2Oq信頭信頭/鏈路鏈路翻譯表翻譯表.輸出信頭輸出信頭.ATM交換的基本原理交換的基本原理輸入鏈路輸入鏈路輸入鏈路輸入鏈路信頭值信頭值信頭值信頭值XYZO1Oq O2I1KMLNIGXYSO1O2 OqIn.輸入信頭輸入信頭通信中，每個信元頭部完通信中，每個信元頭部完全