廣域網(wǎng)協(xié)議-ATM技術(shù)介紹-D

1、技術(shù)介紹 廣域網(wǎng)協(xié)議目 錄i目 錄 HYPERLINK l _bookmark0 ATM HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark0 ATM簡(jiǎn)介 HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark0 ATM連接和ATM交換 HYPERLINK l _bookmark0 1 HYPERLINK l _bookmark1 ATM層次結(jié)構(gòu) HYPERLINK l _bookmark1 2 HYPERLINK l _bookmark2 ATM應(yīng)用介紹 HYPERLINK l _bookmark2 3 HYPE

2、RLINK l _bookmark3 服務(wù)類型 HYPERLINK l _bookmark3 5 HYPERLINK l _bookmark3 InARP簡(jiǎn)介 HYPERLINK l _bookmark3 5 HYPERLINK l _bookmark4 ATM OAM HYPERLINK l _bookmark4 6技術(shù)介紹 廣域網(wǎng)協(xié)議ATM PAGE 6ATMATM 簡(jiǎn)介ATM（Asynchronous Transfer Mode，異步傳輸模式）技術(shù)是以分組傳輸模式為基礎(chǔ)并融合了電路傳輸模式高速化的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而成的，可以滿足各種通信業(yè)務(wù)的需求。ATM 已被 ITU-T 于 1992 年 6

3、月指定為 B-ISDN 的傳輸和交換模式。由于它的靈活性以及對(duì)多媒體業(yè)務(wù)的支持，被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)寬帶通信的核心技術(shù)。根據(jù) ITU-T 定義，ATM 是以信元為基本單位進(jìn)行信息傳輸、復(fù)用和交換的。ATM 信元具有 53 字節(jié)的固定長(zhǎng)度，其中前 5 個(gè)字節(jié)是信元頭，其余 48 個(gè)字節(jié)是有效載荷。ATM 信元頭的功能有限，主要用來標(biāo)識(shí)虛連接，另外也完成了一些功能有限的流量控制，擁塞控制，差錯(cuò)控制等功能。ATM 連接和ATM 交換ATM是面向連接的交換，其連接是邏輯連接，即虛連接。ATM網(wǎng)絡(luò)中，可以在物理鏈路上創(chuàng)建邏輯連接VP（Virtual Path，虛路徑）和VC（Virtual Circuit，虛電

4、路）。如 HYPERLINK l _bookmark0 圖 1 所示，一條物理鏈路上可以創(chuàng)建多條VP，每個(gè)VP可以采用復(fù)用方式容納多個(gè)VC。不同用戶的信元通過不同的VP和VC傳遞。VP和VC通過虛路徑標(biāo)識(shí)符（Virtual Path Identifier， VPI）和虛通道標(biāo)識(shí)符（Virtual Channel Identifier，VCI）來標(biāo)識(shí)。圖 1 VP、VC 和物理鏈路關(guān)系VPVP物理鏈路VPVPVCVCATM 使用一對(duì) VPI/VCI 的組合來標(biāo)識(shí)一條邏輯連接。當(dāng)一個(gè)連接被釋放時(shí)，與此相關(guān)的VPI/VCI 值對(duì)也被釋放，它被放回資源表，供其它連接使用。如 HYPERLINK l _

5、bookmark1 圖 2所示，ATM交換機(jī)通過查找交換表項(xiàng)改變VPI/VCI值，實(shí)現(xiàn)ATM信元的轉(zhuǎn)發(fā)。只改變VPI值的ATM交換過程稱為VP交換，通過此方式建立的連接稱為VPC（Virtual Path Connection，虛路徑連接）。只改變VCI值或同時(shí)改變VPI/VCI值的ATM交換過程稱為VC 交換，通過此方式建立的連接稱為VCC（Virtual Circuit Connection，虛電路連接）。圖 2 ATM 交換示意圖目前，ATM 接口只支持手工配置的永久虛電路（Permanent Virtual Circuit，PVC）和永久虛路徑（Permanent Virtual Pa

6、th，PVP），不支持通過信令建立的交換虛電路（Switched Virtual Circuit，SVC）。ATM 層次結(jié)構(gòu)ATM 基本協(xié)議框架分為 3 個(gè)平面，即用戶平面、控制平面和管理平面。用戶平面和控制平面又各分為 4 層，即物理層、ATM 層、ATM 適配層和高層，在各層中還有更精細(xì)的子層劃分。控制平面主要利用信令協(xié)議來完成連接的建立和拆除。管理平面又分為層次管理和平面管理。其中層次管理負(fù)責(zé)各平面中各層的管理，具有與其它平面相對(duì)應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)；平面管理負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理和各平面之間的通信。各平面與各層的關(guān)系如 HYPERLINK l _bookmark2 圖 3：圖 3 ATM 協(xié)議模型圖高

7、層協(xié)議高層協(xié)議ATM 適配層ATM層物理層各層的具體功能如下：物理層主要提供 ATM 信元的傳輸通道，將 ATM 層傳來的信元加上其傳輸開銷后形成連續(xù)的比特流；同時(shí)，在接收到物理媒介上傳來的連續(xù)比特流后，取出有效信元傳遞給 ATM 層。ATM 層在物理層之上，利用物理層提供的服務(wù)，與對(duì)等層進(jìn)行以信元為單位的通信。ATM 層與物理媒介的類型和物理層的具體實(shí)現(xiàn)無關(guān)，與具體傳送的業(yè)務(wù)類型也無關(guān)。輸入 ATM 層的是 48 字節(jié)的凈荷，這 48 字節(jié)的凈荷被稱為分段和重組協(xié)議數(shù)據(jù)單元（SARPDU），而 ATM 層輸出的則是 53 字節(jié)的信元，該信元將傳送到物理層進(jìn)行傳輸。ATM 層負(fù)責(zé)產(chǎn)生 5 個(gè)字

8、節(jié)的信元頭，信元頭將加到凈荷的前面。ATM 層的其他功能包括虛路徑標(biāo)識(shí)符/虛通道標(biāo)識(shí)符（VPI/VCI）傳輸、信元多路復(fù)用/分用以及一般流量控制。ATM 適配層（ATM Adaption Layer，AAL）是高層協(xié)議與 ATM 層間的接口，它負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)接 ATM 層與高層協(xié)議之間的信息。目前，已經(jīng)提出 4 種類型的 AAL：AAL1、AAL2、AAL3/4 和 AAL5，每一種類型分別支持 ATM 網(wǎng)絡(luò)中某些特征業(yè)務(wù)。大多數(shù)ATM 設(shè)備制造商現(xiàn)在生產(chǎn)的產(chǎn)品普遍采用 AAL5 來支持?jǐn)?shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。ATM 高層協(xié)議則主要具有 WAN 互連、語音互連、與現(xiàn)有 3 層協(xié)議互連、封裝方式、局域網(wǎng)仿真、AT

9、M 的多協(xié)議和經(jīng)典 IP 等功能。ATM 應(yīng)用介紹ATM 接口支持如下應(yīng)用方式：IPoA、IPoEoA、PPPoA、PPPoEoA、EoA。IPoAIPoA（IP over ATM）指的是在 ATM 上承載 IP 協(xié)議報(bào)文：ATM 為處在同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的 IP 主機(jī)之間的通信提供數(shù)據(jù)鏈路層，同時(shí)將 IP 報(bào)文封裝在 ATM 信元中。ATM 作為 IP 業(yè)務(wù)的承載網(wǎng)提供了優(yōu)良的網(wǎng)絡(luò)性能和完善、成熟的 QoS 保證。IPoEoAIPoEoA（IP over Ethernet over ATM）有三層結(jié)構(gòu)：最上層封裝 IP 協(xié)議；中間為 IPoE， 即以太網(wǎng)承載 IP 協(xié)議；最下一層為 ATM 承載IP

10、oE。這就要求在服務(wù)器 ATM 端口承載以太網(wǎng)報(bào)文，這就是 IPoEoA。對(duì)于 IPoEoA，設(shè)備實(shí)現(xiàn)的基本功能有：在 IPoEoA 應(yīng)用中使用三層 VE（Virtual Ethernet，虛擬以太網(wǎng)）接口，一個(gè) VE 接口可以關(guān)聯(lián)多個(gè) PVC。在同一個(gè) VE 接口關(guān)聯(lián)的 PVC 之間二層互通。PPPoAPPPoA（PPP over ATM）指的是在 ATM 上承載PPP 協(xié)議報(bào)文：ATM 信元封裝 PPP 報(bào)文，IP 或其它協(xié)議的報(bào)文則封裝在 PPP 報(bào)文中。在這種視圖下，可以將 ATM 簡(jiǎn)單地看成是 PPP 報(bào)文的承載層。PPPoA 的意義在于：PPPoA 的通訊過程由 PPP 協(xié)議管理，

11、可以利用 PPP 的靈活性及其豐富的應(yīng)用。為了在 ATM 上傳送 PPP 報(bào)文，用戶必須創(chuàng)建一個(gè)虛擬模板（Virtual Template，VT）接口。PPPoEoAPPPoEoA（PPPoE over ATM）指的是在 ATM 上承載 PPPoE（PPP over Ethernet）協(xié)議報(bào)文，其實(shí)質(zhì)是用 ATM 信元封裝以太網(wǎng)報(bào)文，這時(shí)候可以用一個(gè) PVC 來模擬以太網(wǎng)的全部功能。為了實(shí)現(xiàn)在 ATM 上承載以太網(wǎng)報(bào)文，接口管理模塊提供了一種新的虛擬以太網(wǎng)（Virtual Ethernet，VE）接口。這種接口具有以太網(wǎng)的特性，由用戶通過配置命令動(dòng)態(tài)創(chuàng)建。為這種接口配置的協(xié)議棧是：底層為 AT

12、M 的 PVC，通過 PVC 收發(fā)報(bào)文；鏈路層為以太網(wǎng)協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)層及以上各層協(xié)議與普通以太網(wǎng)接口相同。EoAEoA（Ethernet over ATM）有兩層結(jié)構(gòu)：上層封裝 Ethernet；下一層為 ATM 承載 Ethernet。這就要求在服務(wù)器 ATM 端口承載以太網(wǎng)報(bào)文。對(duì)于 EoA，設(shè)備實(shí)現(xiàn)的基本功能有：二層單播、廣播和組播。在 EoA 應(yīng)用中使用 VE-Bridge（Virtual Ethernet Bridge，二層虛擬以太網(wǎng)）接口，一個(gè)VE-Bridge 接口只能關(guān)聯(lián)一個(gè) PVC。服務(wù)類型ATM 支持四種服務(wù)類型：CBR、UBR、VBR-RT、VBR-NRT。這些服務(wù)類型的選擇

13、與網(wǎng)絡(luò)的 QoS 需求有關(guān)。恒定比特流業(yè)務(wù) CBRCBR（Constant Bit Rate）業(yè)務(wù)用于在連接的生命期中需要靜態(tài)帶寬的連接。這個(gè)帶寬由PCR（Peak Cell Rate，峰值信元速率）值來確定。在 CBR 業(yè)務(wù)中，源端可以持續(xù)地以峰值信元速率發(fā)送信元。CBR 業(yè)務(wù)一般用來支持對(duì)時(shí)延變化要求較高的實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)（例如：語音、視頻）。實(shí)時(shí)的可變比特率業(yè)務(wù) VBR-RTVBR-RT（Variable Bit Rate- Real Time）業(yè)務(wù)也是一種實(shí)時(shí)的應(yīng)用，對(duì)時(shí)延和抖動(dòng)有嚴(yán)格的限制，VBR-RT 的主要應(yīng)用有語音和視頻業(yè)務(wù)。VBR-RT 連接的指標(biāo)主要靠峰值信元速率（PCR）、可持續(xù)

14、信元速率（SCR）、最大突發(fā)長(zhǎng)度（MBS）來描述。源端可以在平均信元速率為 SCR 的情況下，以 PCR 的速率發(fā)送最大長(zhǎng)度為 MBS 的突發(fā)流量而不丟包。非實(shí)時(shí)的可變比特率業(yè)務(wù) VBR-NRTVBR-NRT（Variable Bit Rate - Non Real Time）業(yè)務(wù)支持突發(fā)性的非實(shí)時(shí)的應(yīng)用，該特性是通過 PCR、SCR 以及 MBS 來描述的。對(duì)那些滿足流量合同的信元，VBR-NRT 業(yè)務(wù)可以保證很低的信元丟失率但是不保證時(shí)延。未定義比特率業(yè)務(wù) UBRUBR（Unspecified Bit Rate）用于對(duì)時(shí)延和帶寬都要求不高的應(yīng)用，也就是那些對(duì)時(shí)延和時(shí)延變化要求都不太嚴(yán)格的應(yīng)

15、用。UBR 業(yè)務(wù)不保證服務(wù)質(zhì)量，連接的信元丟失率和信元傳輸時(shí)延均沒有數(shù)值保證，如果發(fā)生擁塞，UBR 信元最先被丟棄。InARP 簡(jiǎn)介在ATM PVC環(huán)境中，可以使用逆向地址解析協(xié)議（InARP）來解析與本PVC相連的對(duì)端接口的IP地址，這樣不需要為PVC靜態(tài)配置對(duì)端的IP地址。InARP交換過程如 HYPERLINK l _bookmark4 圖 4所示。圖 4 InARP 工作過程示意圖InARP_Request源IP地址=10.20.30.1 目的IP地址=0.0.0.0InARP_Reply源IP地址=10.20.30.2 目的IP地址=10.20.30.1源站AIP地址=10.20.3

16、0.1源站BIP地址=10.20.30.2ATM OAMOAM 的名詞存在兩種不同解釋，主要是針對(duì)不同的協(xié)議而言。OAM：Operation And Maintenance（ITU-T I.610 02/99）OAM：Operation Administration and Maintenance（LUCENT APC User Manual， 03/99）OAM 提供了一種不中斷業(yè)務(wù)的故障檢測(cè)、故障定位和性能檢測(cè)功能。在用戶信元流中間插入一些有著標(biāo)準(zhǔn)的信元結(jié)構(gòu)的 OAM 信元，可以提供網(wǎng)絡(luò)的一些特定信息。OAM F5 LoopBack 檢測(cè)：一端發(fā)送 OAM 信元給對(duì)端，如果對(duì)端收到后，則把這個(gè) OAM 信元返回給發(fā)送方。如果發(fā)送方判斷接收到自己的 OAM 信元，并在預(yù)先設(shè)置的時(shí)間（此時(shí)間就是發(fā)送 OAM 信元的間隔時(shí)間 frequency）內(nèi)收到，則說明鏈路是通暢的；如果發(fā)送方?jīng)]有在預(yù)先設(shè)置的時(shí)間內(nèi)接收到自己的 OAM 信元，則說明鏈路可能出現(xiàn)故障，此時(shí)發(fā)送方會(huì)連續(xù)發(fā)送設(shè)置次數(shù)的 OAM 信元進(jìn)行重傳檢測(cè)（發(fā)送 OAM 信元的間隔