第十一章 寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)及ATM

第十一章寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)與ATM

2/5/20231現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM作為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的傳送模式,以單一的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，綜合地處理語音、視頻、數(shù)據(jù)等多種信息，有效地利用帶寬，并支持未來各種新業(yè)務(wù)。目前，ATM技術(shù)有較為廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，商用化程度不斷在提高，市場(chǎng)占有率也在逐年擴(kuò)大。2/5/20232現(xiàn)代通信網(wǎng)

第一節(jié)B-ISDN概述人們從八十年代中期開始研究一種新的網(wǎng)絡(luò)體制，它能夠提供高于PCM一次群速率，適應(yīng)全部已有的和將來可能的業(yè)務(wù)，從低速的遙控遙測(cè)到高清晰度電視（HDTV）業(yè)務(wù)都采用統(tǒng)一方式在網(wǎng)絡(luò)中傳輸與交換，可以支持任意速率的，從語音、數(shù)據(jù)到視頻業(yè)務(wù)的ISDN。原CCITT于1990年將這樣的網(wǎng)絡(luò)定義為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)，簡(jiǎn)稱B-ISDN。2/5/20233現(xiàn)代通信網(wǎng)圖11.1寬帶網(wǎng)絡(luò)體系寬帶網(wǎng)絡(luò)的體系如圖11.1所示，它為四層結(jié)構(gòu)，即由應(yīng)用系統(tǒng)層、業(yè)務(wù)平臺(tái)層、網(wǎng)絡(luò)層和傳送層構(gòu)成。2/5/20234現(xiàn)代通信網(wǎng)

圖11.2引入B－ISDN的網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu)圖11.2是引入B－ISDN后的網(wǎng)絡(luò)基本結(jié)構(gòu),有四個(gè)基本網(wǎng)：第一個(gè)網(wǎng)是以語音業(yè)務(wù)為主的電話網(wǎng)；第二個(gè)網(wǎng)是以數(shù)據(jù)通信為主體的分組交換網(wǎng)；第三個(gè)網(wǎng)是的多頻道廣播電視網(wǎng)；第四個(gè)網(wǎng)是由ATM構(gòu)成的寬帶交換網(wǎng)，它能實(shí)施話音、高速數(shù)據(jù)和活動(dòng)圖像的綜合傳輸。

2/5/20235現(xiàn)代通信網(wǎng)圖11.3B-ISDN/ATM基本組成結(jié)構(gòu)2/5/20236現(xiàn)代通信網(wǎng)第二節(jié)ATM技術(shù)ATM最初是從兩個(gè)方向開始研究的，一種是從改進(jìn)同步時(shí)分復(fù)用（STD）出發(fā)，提出異步時(shí)分復(fù)用（ATD）；另一種是從改進(jìn)分組交換出發(fā)，提出快速分組（FPS）。ATM技術(shù)融合了電路交換傳送模式、采用了時(shí)分統(tǒng)計(jì)復(fù)用和信息分組的設(shè)計(jì)思想發(fā)展而成的.2/5/20237現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM的統(tǒng)計(jì)復(fù)用2/5/20238現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM網(wǎng)面向連接，有N2

問題靠鏈路層選路，基于VPI/VCI或標(biāo)記有阻塞通知與信元丟失優(yōu)先級(jí)指示業(yè)務(wù)質(zhì)量有保證，可保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)ATM化進(jìn)程的重新定位IP網(wǎng)無連接，無N2

問題基于網(wǎng)絡(luò)層選路，基于IP地址無業(yè)務(wù)量控制與阻塞控制業(yè)務(wù)質(zhì)量無保證ATM網(wǎng)與IP網(wǎng)的比較ATM概述2/5/20239現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM交換原理ATM網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)提供信元的交換功能,稱為交換節(jié)點(diǎn)。實(shí)際上,交換節(jié)點(diǎn)完成的只是虛電路的交換，因?yàn)橥惶撾娐飞系乃行旁歼x擇同樣的路由,經(jīng)過同樣的通路到達(dá)目的地,所以在接收端,這些信元到達(dá)的次序總是和發(fā)送端的發(fā)送次序相同。一個(gè)交換節(jié)點(diǎn)包含若干條輸入復(fù)用線和輸出線(二者數(shù)量可以不等)。2/5/202310現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM的基本特點(diǎn)有:①所有信元在ATM網(wǎng)中以固定格式傳送；采用長(zhǎng)度較小的固定長(zhǎng)度信元。②信頭在交換節(jié)點(diǎn)處被翻譯或產(chǎn)生新的信頭；簡(jiǎn)化了信頭功能③信息段被透明傳送，不執(zhí)行差錯(cuò)控制；免除了差錯(cuò)控制和流量控制,大大簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)控制。2/5/202311現(xiàn)代通信網(wǎng)④每條鏈路（Link）容量被該鏈路上個(gè)接續(xù)共享，而非固定分配，每個(gè)接續(xù)也稱為虛信道（VC）。面向連接的工作方式。⑤減少了中間節(jié)點(diǎn)的外處理時(shí)間，延遲及網(wǎng)絡(luò)處理的復(fù)雜性。⑥保證現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和未來通信業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。⑦線路上的傳送通?？梢栽谑褂盟挠脩糁凶杂煞峙?，不享受速率限制。2/5/202312現(xiàn)代通信網(wǎng).⑧對(duì)于斷續(xù)發(fā)送的數(shù)據(jù)的用戶，當(dāng)它間斷時(shí)，可以將信道提供給別的用戶，提高信道的使用率。⑨事實(shí)上，ATM提出初始就有兩個(gè)研究方向，一種是從改進(jìn)同步時(shí)分復(fù)用（STD）出發(fā)，提出異步時(shí)分復(fù)用（ATD）。另一種是從改進(jìn)分組交換出發(fā)，提高快速分組（FPS），這兩者的進(jìn)一步結(jié)合就是現(xiàn)在的ATM。2/5/202313現(xiàn)代通信網(wǎng)圖11.4時(shí)隙的異步復(fù)用過程

2/5/202314現(xiàn)代通信網(wǎng)圖11.5VP、VC和物理傳輸通道之間的關(guān)系VP和VC都是用于描述ATM信元單向傳輸?shù)穆酚桑總€(gè)VP可以用復(fù)用方式容納多個(gè)VC，屬于同一VC的信元群具有相同的VCI，屬于同一VP的不同VC具有不同的VCI，而分屬不同VP的VC可有相同的VCI，VP間具有不同的VPI值。VP、VC和物理傳輸通道之間的關(guān)系如圖11.5所示。2/5/202315現(xiàn)代通信網(wǎng)信源頭再加上47字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)信息就構(gòu)成一個(gè)了完整的ATM信元，ATM的信元結(jié)構(gòu)如圖11.6所示。圖11.6信元結(jié)構(gòu)2/5/202316現(xiàn)代通信網(wǎng)用戶接口稱作用戶網(wǎng)絡(luò)接口（UNI），中繼接口稱作網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）。它們對(duì)應(yīng)于ATM兩種不同信頭的信元格式。如圖11.7所示，是這兩種信頭的結(jié)構(gòu)圖。圖11.7ATM信元格式

2/5/202317現(xiàn)代通信網(wǎng)所有ATM網(wǎng)絡(luò)中的信息稱為信元（Cell），信元由信頭（Header）和信息段（Payload）組成。信元固定長(zhǎng)度為53個(gè)字節(jié)，前5個(gè)字節(jié)為信頭，后48個(gè)字節(jié)是用戶數(shù)據(jù)組成信息字段，發(fā)送順序是由上到下先從第一字節(jié)開始發(fā)送，由左到右每個(gè)字節(jié)先從第8位開始發(fā)送。2/5/202318現(xiàn)代通信網(wǎng)UNI、NNI：對(duì)應(yīng)于ATM兩種不同信頭的信元格式，字段VPI和VCI為信元所選擇的虛路徑和虛信道信息,表示路由,VCI占16比特,UNI的VPI取8比特,NNI的VPI為12比特;PT字段長(zhǎng)2比特,為屬性信息,標(biāo)明信元所載信息的屬性;R（RES）為一個(gè)備用比特,供將來使用;C（CLP）表示信元的優(yōu)先度,CLP＝0表示高優(yōu)先度,CLP=1表示低優(yōu)先度,其對(duì)應(yīng)的信元可能首先被網(wǎng)絡(luò)丟棄;字段HEC為8比特長(zhǎng)的CRC校驗(yàn)碼,用來提高信頭的傳輸可靠度。2/5/202319現(xiàn)代通信網(wǎng)GFC（GenericFlowControl一般流量控制）：由4bit組成，僅用于UNI控制ATM接續(xù)的業(yè)務(wù)流量，支持點(diǎn)到點(diǎn)和點(diǎn)到多點(diǎn)的接續(xù)。此外它只控制產(chǎn)生于用戶端的信息流量。不控制網(wǎng)絡(luò)方向的業(yè)務(wù)流量。VPI（VirtualPathIdentifier虛路經(jīng)標(biāo)志符）：用于虛路經(jīng)路由選擇。當(dāng)用于UNI時(shí)，由8bit組成；當(dāng)用于NNI時(shí)，由12bit組成。VCI（VirtualChannelIdentifier虛信道標(biāo)志符）：16bit組成，用于虛信道路由選擇。PT（PayloadType信息類型）：3bit組成，用于區(qū)別信元信息段的信息類型。即它是用戶數(shù)據(jù)還是管理數(shù)據(jù)。2/5/202320現(xiàn)代通信網(wǎng)

CLP（CellLossPriority信元丟失優(yōu)先級(jí)）：1bit組成，表示信元丟失的等級(jí)。如當(dāng)傳送網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時(shí)，首先丟棄CLP=1的信元。由于接續(xù)的統(tǒng)計(jì)多路復(fù)用性，不可避免要丟失一些信元，這樣優(yōu)先級(jí)低的信元在擁塞時(shí)丟失，以保證優(yōu)先級(jí)高不被丟失。該功能可在網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用時(shí)使用。在網(wǎng)絡(luò)中使用稱為“標(biāo)記”，如為了確保一至性話務(wù)等級(jí)，有必要識(shí)別網(wǎng)絡(luò)的非一至性信元。該信元在擁塞時(shí)肯定要丟失的信元，識(shí)別方法是網(wǎng)絡(luò)將非一至性信元的CLP設(shè)置為1。ATM技術(shù)規(guī)范或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沒有定義丟失的方法，它由廠家自己處理。2/5/202321現(xiàn)代通信網(wǎng)HEC（HeaderErrorControl信頭差錯(cuò)控制）：8bit組成，它有兩大功能：檢測(cè)信元信頭的比特差錯(cuò)，丟棄首標(biāo)差錯(cuò)信元；和信元定界。此外還有單比特糾錯(cuò)功能，屬于物理層功能。2/5/202322現(xiàn)代通信網(wǎng)可根據(jù)業(yè)務(wù)的統(tǒng)計(jì)特性，在保證業(yè)務(wù)質(zhì)量要求的前提下，在各業(yè)務(wù)間動(dòng)態(tài)地分配網(wǎng)絡(luò)資源，以達(dá)到最佳的資源利用率，如圖11.8所示。圖11.8ATM信元的復(fù)用統(tǒng)計(jì)2/5/202323現(xiàn)代通信網(wǎng)圖11.9VP交換和VC交換的過程

在ATM中，一個(gè)物理傳輸通道可以包含若干個(gè)VP，一個(gè)VP又可以容納上千個(gè)VC，ATM的信元交換可以在VP級(jí)進(jìn)行，也可以在VC級(jí)進(jìn)行，VP交換和VC交換的過程見圖11.9。2/5/202324現(xiàn)代通信網(wǎng)虛信道（VC：VirtualChannel）和虛通路（VP：VirtualPath）是用來描述ATM信元單向傳輸路由概念的。VC是一個(gè)邏輯信道，所有在VC上傳送的ATM信元用一個(gè)相同的虛信道識(shí)別符（VCI：VirtualChannelIdentifier）表示，也可以認(rèn)為是具有相同的VCI的信元構(gòu)成了VC。VP是由一些具有相同的通路端點(diǎn)的VP組成，也有信頭中的虛路徑識(shí)別符（VPI：VirtualPathIdentifier）來識(shí)別，每個(gè)VP可以用復(fù)用方式容納多達(dá)65356（216）個(gè)VC,屬于同一VP的不同的VC擁有相同的VPI。傳輸通道、虛通路和虛信道是ATM中的三個(gè)重要概念,它們?nèi)咧g的關(guān)系可由下圖說明2/5/202325現(xiàn)代通信網(wǎng)

VC交換需要與VP交換同時(shí)進(jìn)行,在交換時(shí),交換節(jié)點(diǎn)終止原來的VC連接和VP連接,信元中的VCI和VPI將同時(shí)被改為新值。當(dāng)一個(gè)VC連接終止時(shí),相應(yīng)的VP連接也就終止了,在這個(gè)VP連接上的VC連接可以各奔東西,加入到不同方向的新的VP連接中去。

2/5/202326現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM層對(duì)接收來信元進(jìn)行復(fù)用/分路，在發(fā)送側(cè)將不同連接（虛電路）的信元復(fù)用成單一的信元流；在接收側(cè)將接收來的信息流分路并恢復(fù)為各連接的信元。信元進(jìn)入交換節(jié)點(diǎn)后，信頭中的VPI/VCI被迅速被提取并讀出，然后查找翻譯表（路由連接表和標(biāo)識(shí)變換表），將他們的新值填入，信元被送入新值所對(duì)應(yīng)的VC/VP鏈路輸出，即交換完成。2/5/202327現(xiàn)代通信網(wǎng)（3）VPC和VCC對(duì)一個(gè)給定的傳輸方向，可在一個(gè)物理層上連接復(fù)用多個(gè)虛通路（VP）鏈路。這些鏈路由虛通路識(shí)別符（VPI）所區(qū)分。每當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中交換或交叉連接VP時(shí)，就要分配一個(gè)特定的VPI值，級(jí)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)VP組成的連接稱虛通路（或虛路徑）連接--VPC。2/5/202328現(xiàn)代通信網(wǎng)在同一個(gè)VPC中又可復(fù)用多個(gè)虛信道（VC）鏈路。它由虛信道識(shí)別符（VCI）所區(qū)別。每當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)中交換VC時(shí)，就要分配一個(gè)特定的VCI值。通過交換級(jí)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)VC組成的連接稱虛信道連接--VCC。信令和用戶信息通常是在分開的VCC上運(yùn)載的。2/5/202329現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM信元類型信元包括空閑信元：VPI=0，VCI=0，PTI=0，CLP=1，用于速率適配未賦值信元：VPI=0，VCI=0，PTI=任意值，CLP=0。OAM信元信令信元VP子層：VCI=3用于VP鏈路，VCI=4用于VP連接VC子層：PTI=4用于VC鏈路，PTI=5用于VC連接源信令信元：VPI=任意值，VCI=1一般廣播信元信令：VPI=任意值，VCI=2點(diǎn)對(duì)點(diǎn)信令信元：VPI=任意值，VCI=5用戶信元2/5/202330現(xiàn)代通信網(wǎng)

第三節(jié)ATM協(xié)議模型ATM的標(biāo)準(zhǔn)化工作最初是作為下一代高速B-ISDN的技術(shù)基礎(chǔ)，是以ITU-T為主研究的。目前有關(guān)的各種標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)如：ATM論壇，IETF都在對(duì)其進(jìn)行研究，并制定出了一系列相關(guān)的ATM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。2/5/202331現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM協(xié)議結(jié)構(gòu)ATM協(xié)議的參考模型,它是一個(gè)立體分層模型,從縱向看由三個(gè)功能面:用戶面(userplane)、控制面(controlplane)和管理面(managementplane)組成,它們的主要功能如下:

用戶面:采用分層結(jié)構(gòu)提供用戶數(shù)據(jù)傳輸功能?？刂泼?提供呼叫和連接的控制功能,涉及的主要是信令功能,它也采用分層結(jié)構(gòu)。2/5/202332現(xiàn)代通信網(wǎng)ITU-T在I.321中定義了基于ATM網(wǎng)絡(luò)的B-ISDN參考模型，給出的ATM分層參考模型如圖11.10所示，它是一個(gè)立體分層模型(三面四層結(jié)構(gòu))。2/5/202333現(xiàn)代通信網(wǎng)面管理層管理控制平面用戶平面高層高層SAALAALATM層物理層信令信息ATM協(xié)議參考模型ATM協(xié)議棧圖11.10ATM協(xié)議參考模型

2/5/202334現(xiàn)代通信網(wǎng)

管理面:提供兩類管理功能，分面管理和層管理。

面管理(planemanagement):涉及包括網(wǎng)絡(luò)故障和協(xié)議差錯(cuò)檢測(cè)的層特定管理。主要是協(xié)調(diào)各面之間的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)與整個(gè)系統(tǒng)有關(guān)的管理功能,面管理不分層。層管理(layermanagement):實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源和相關(guān)協(xié)議參數(shù)的管理功能和協(xié)調(diào),它也采用分層結(jié)構(gòu)。2/5/202335現(xiàn)代通信網(wǎng)從橫向看,ATM協(xié)議模型按功能又可分成四層:·物理層(PL-PhysicalLayer):完成傳輸信息的功能。·ATM層(ATMlayer):它是ATM協(xié)議中最重要的一層,主要完成信元交換、信元復(fù)用/分解和選路,這些工作是通過對(duì)信元頭進(jìn)行處理而實(shí)現(xiàn)的。2/5/202336現(xiàn)代通信網(wǎng)

圖11.11ATM參考模型與OSI協(xié)議的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖11.11給出了ATM參考模型與OSI協(xié)議的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在后面的內(nèi)容要分別對(duì)各層展開介紹。2/5/202337現(xiàn)代通信網(wǎng)·ATM自適應(yīng)層(AAL-ATMAdaptationLayer):AAL介于ATM層和高層之間,主要是為它們做適配工作,以適應(yīng)高層的需要。·高層(HighLayer):根據(jù)不同的業(yè)務(wù)特點(diǎn)完成高層功能,如完成對(duì)信息編碼等服務(wù)性功能2/5/202338現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM

適配層(AAL)ATM層物理層ATM物理層2個(gè)子層:傳輸匯聚(TC)FramingHEC物理媒介(PM)物理媒介譯碼2/5/202339現(xiàn)代通信網(wǎng)

物理層利用通信線路的比特流傳送功能實(shí)現(xiàn)傳送ATM信元的功能，物理層包含兩個(gè)子層:物理媒介子層和傳輸會(huì)聚子層，其劃分情況如圖，是物理媒介子層和傳輸會(huì)聚子層之間的關(guān)系。這兩個(gè)子層交換的數(shù)據(jù)要互相同步。2/5/202340現(xiàn)代通信網(wǎng)

物理層主要處理和完成相鄰ATM層間ATM信元的傳輸，ATM物理結(jié)構(gòu)，向ATM層提供傳輸接入。在傳輸方向ATM層把ATM信元（信頭差錯(cuò)控制，HEC值除外）傳遞到物理層。接收方向ATM從物理層接收53個(gè)字節(jié)信元上圖為是物理媒體和傳輸會(huì)聚子層之間的關(guān)系。2/5/202341現(xiàn)代通信網(wǎng)大量的物理接口采用幀傳輸結(jié)構(gòu)，幀傳輸原理是在PCM話音傳輸?shù)臅r(shí)分多路復(fù)用系統(tǒng)基礎(chǔ)發(fā)展的。在PCM中話音信息是每隔125μs產(chǎn)生一次，可以在幀中傳輸。信息塊也是每125μs傳遞一次，每幀的比特?cái)?shù)取決于鏈路的傳輸速度。2/5/202342現(xiàn)代通信網(wǎng)傳輸幀由幀信息域和附加位組成。附加位的功能是確定傳輸幀的開始和結(jié)束。執(zhí)行信令和維護(hù)等。幀信息域攜帶用戶信息。由于無論物理層是否有用戶信息傳輸信息幀都每隔125μs傳遞一次，所以幀傳輸也是同步傳輸。這與ATM不矛盾。ATM的異步指物理層以上的處理。2/5/202343現(xiàn)代通信網(wǎng)主要功能：⑴在導(dǎo)線或光纜上傳遞識(shí)別電信號(hào)和光信號(hào)；⑵給傳輸信號(hào)產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)，為接收信號(hào)提取定時(shí)信號(hào)；⑶線路編碼和解碼，在線路傳輸前將比特組換成另一種比特流編碼，如圖所示。2/5/202344現(xiàn)代通信網(wǎng)信元頭的產(chǎn)生和提?。恍旁獊G失優(yōu)先級(jí)處理，處理CLP；載荷類型指示處理，通過PTI提取EFCI信息，區(qū)分OAM信元，RM信元與用戶信元通用流量控制，GFC；信元接續(xù)標(biāo)識(shí)處理，VPI/VCI值驗(yàn)證、識(shí)別、變換等處理，信元交換；UPC/NPC算法等；F4，F(xiàn)5OAM功能。ATM

適配層(AAL)ATM層物理層ATM層ATM層功能2/5/202345現(xiàn)代通信網(wǎng)

ATM層

為ATM適配層和物理層之間提供了接口，有如下功能：信道的復(fù)接和分接，在源點(diǎn)負(fù)責(zé)對(duì)多個(gè)虛連接的信元進(jìn)行復(fù)接和在目的端對(duì)接收的信元進(jìn)行分解。虛通路識(shí)別符（VPI）和虛信道識(shí)別符（VCI）的翻譯。負(fù)責(zé)在每個(gè)ATM節(jié)點(diǎn)對(duì)信頭進(jìn)行標(biāo)記/識(shí)別。ATM信頭產(chǎn)生和提取。負(fù)責(zé)源端點(diǎn)產(chǎn)生信頭（除HEC外）和目的端點(diǎn)翻譯信頭。如在目的端可以把VPI/VCI翻譯成業(yè)務(wù)接入點(diǎn)（SAP）。2/5/202346現(xiàn)代通信網(wǎng)圖11.12ATM交換節(jié)點(diǎn)ATM網(wǎng)絡(luò)主要由節(jié)點(diǎn)組成,這些節(jié)點(diǎn)提供信元的轉(zhuǎn)送和交換功能,亦稱為交換節(jié)點(diǎn)，如圖11.12所示。2/5/202347現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM交換P

H

YA

T

MPort1P

H

YA

T

MPort2PortVPIVCI11512339ATM層ATM交換P

H

YA

T

MPort1P

H

YA

T

MPort2PortVPIVCI12372151ATM層P

H

YA

T

MA

A

LP

H

YA

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MA

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LVPI2

VCI37VPI3

VCI39NNIUNIUNIATM層完成信元交換2/5/202348現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM適配層2個(gè)子層：匯聚子層

(CS)分段和重組

(SAR)ATM

適配層(AAL)ATM層物理層2/5/202349現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM自適應(yīng)層（AAL）ATM層只涉及信元的信頭功能，而不處理信息域的信息類型、業(yè)務(wù)時(shí)鐘頻率信息，信元丟失檢驗(yàn)專用內(nèi)容也沒有涉及。這種簡(jiǎn)化處理對(duì)于和告訴傳輸鏈路保持同步是非常必要的。AAL介于ATM層和高層之間,它是為了使ATM層能適應(yīng)不同類型業(yè)務(wù)的需要而設(shè)置的。AAL不僅支持用戶面的高層功能,也支持控制面和管理面的高層功能。2/5/202350現(xiàn)代通信網(wǎng)ATM參考模型與OSI協(xié)議的對(duì)應(yīng)關(guān)系2/5/202351現(xiàn)代通信網(wǎng)表7.1AAL業(yè)務(wù)分類業(yè)務(wù)分類；AAL子層；AAL規(guī)范要點(diǎn)。表7.7AAL業(yè)務(wù)分類2/5/202352現(xiàn)代通信網(wǎng)圖11.13ATM適配層結(jié)構(gòu)2/5/202353現(xiàn)代通信網(wǎng)目前，已提出4種不同的AAL層協(xié)議，以支持ATM網(wǎng)的某些業(yè)務(wù)，記作：AAL1、AAL2、AAL3/4、AAL5，業(yè)務(wù)上分別稱為A、B、C、D四類。另外，還有X、Y兩類業(yè)務(wù)。A類—固定的比特率（CBR）業(yè)務(wù)，ATM適配器1——AAL1，支持專向接續(xù)業(yè)務(wù)，其比特率是固定的，如64Kb/s的話音通信。是對(duì)應(yīng)源點(diǎn)和終點(diǎn)間具有定時(shí)關(guān)系的固定比特率面向連接業(yè)務(wù)，兩路典型的A類業(yè)務(wù)是64Kbps話音和CBR視像。2/5/202354現(xiàn)代通信網(wǎng)B類—可變比特率（VBR）業(yè)務(wù)，ATM適配器2——AAL2，支持專向接續(xù)業(yè)務(wù)，其比特率是可變的，如壓縮的分組話音通信和壓縮的視頻傳輸，存在傳遞介質(zhì)延遲特性。目前AAL2還沒有完全解決。是對(duì)應(yīng)源點(diǎn)和終點(diǎn)間具有定時(shí)關(guān)系的可變比特率面向連接業(yè)務(wù)。C類—專向接續(xù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，AAL3/4。用于文件傳遞和數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)，其接續(xù)是在數(shù)據(jù)被傳送以前建立的。它是可變速率的，但沒有介質(zhì)延遲。AAL3/4技術(shù)復(fù)雜，又提出AAL5來實(shí)現(xiàn)特殊業(yè)務(wù)。是對(duì)應(yīng)源點(diǎn)和終點(diǎn)間不具有定時(shí)關(guān)系的可變比特率面向接續(xù)業(yè)務(wù)，此類典型業(yè)務(wù)是面向接續(xù)的數(shù)據(jù)傳遞。2/5/202355現(xiàn)代通信網(wǎng)D類—無接續(xù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。在數(shù)據(jù)傳遞前，其接續(xù)不會(huì)建立，常見業(yè)務(wù)為數(shù)據(jù)報(bào)業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)網(wǎng)業(yè)務(wù)。AAL3/4、AAL5都支持此業(yè)務(wù)。是對(duì)源點(diǎn)和終點(diǎn)間不具有定時(shí)關(guān)系的可變比特率無接續(xù)業(yè)務(wù)，通過WAN的兩個(gè)局域網(wǎng)間無接續(xù)數(shù)據(jù)傳遞是此類業(yè)務(wù)的典型實(shí)例。各種應(yīng)用功能根據(jù)其業(yè)務(wù)要求和話務(wù)特性分為若干業(yè)務(wù)等級(jí)。不同的ATM適配層定義于不同的業(yè)務(wù)等級(jí)，ITU-T根據(jù)3個(gè)參數(shù)區(qū)分ATM業(yè)務(wù)，它們是：源點(diǎn)和終點(diǎn)間定時(shí)關(guān)系；比特率（固定的或可變的）；接續(xù)方向（面向接續(xù)業(yè)務(wù)或無接續(xù)業(yè)務(wù)）2/5/202356現(xiàn)代通信網(wǎng)AAL1是唯一定義于固定比特率業(yè)務(wù)的適配層，其它都定義于可變比特率業(yè)務(wù)?？勺冮L(zhǎng)度分組稱為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元（SDU），SDU首先被匯聚層接收——附加CS信頭和信尾——再傳到分段和重組子層，形成信元信息域——分段和重組子層在CS-PLDU附加其信頭和信尾，形成該層協(xié)議數(shù)據(jù)單元傳向ATM層——ATM層再附加信號(hào)。收信元傳到物理層傳輸。接收處理與此相同，在進(jìn)入每層后進(jìn)行分離。2/5/202357現(xiàn)代通信網(wǎng)AAL2的公共部分匯聚子層業(yè)務(wù)包括：具有可變?cè)此俾蕯?shù)據(jù)單元的傳遞；源和端之間定時(shí)信息傳遞。AAL3/4的公共匯聚子層功能：信息或數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)模式；CPCS—SDS的保存；差錯(cuò)檢測(cè)和處理。AA5公共匯聚子層功能：CPCS—PDU的保存；CPCS用戶信息的保存；差錯(cuò)檢測(cè)和處理；放棄；衰減；擁塞信息處理；丟失優(yōu)先等級(jí)信息的處理。2/5/202358現(xiàn)代通信網(wǎng)①AAL2AAL2規(guī)程設(shè)計(jì)用于支持延時(shí)敏感性的業(yè)務(wù)，如移動(dòng)電話業(yè)務(wù)（13kbit/s或6.5kbit/s）、短分組或低速數(shù)據(jù)等，若要求傳送13kbit/s的移動(dòng)電話業(yè)務(wù)，形成一個(gè)信元所需要的時(shí)間為：48（byte）*8（bit）/13（kbit/s）=29.5ms。也就是說在這個(gè)間隔時(shí)間內(nèi)可以復(fù)用155.520（Mbit/s）*29.5（ms）/48（byte）/8（bit）=11963個(gè)其它信元，在這里ATM網(wǎng)的傳送速率為155.520Mbit/s。AAL2結(jié)構(gòu)如圖13.25所示，AAL2沒有SAR，只有CPCS和SSCS，2/5/202359現(xiàn)代通信網(wǎng)第四節(jié)ATM交換及信令A(yù)TM交換的基本原理如圖11.14所示。如在輸入鏈路I1上有三個(gè)接續(xù)，信頭分別為X、Y、Z。經(jīng)過交換網(wǎng)絡(luò)后，信頭為X的信元在輸出鏈路O1上，信頭變?yōu)閗；信頭為Y的信元在輸出鏈路Oq上輸出，信頭變?yōu)閙；信頭為Z的信元在輸出鏈路O2輸出，信頭變?yōu)閘。

2/5/202360現(xiàn)代通信網(wǎng)

圖11.14ATM交換的基本原理

2/5/202361現(xiàn)代通信網(wǎng)表11.3信頭/鏈路翻譯表輸入鏈路時(shí)隙輸出鏈路時(shí)隙I1XYZ010q02kmi............InXYS01020qnig2/5/202362現(xiàn)代通信網(wǎng)例如：如圖11.15所示，用戶A要向用戶B發(fā)送數(shù)據(jù)，那么這個(gè)數(shù)據(jù)在由用戶A發(fā)送到它的ATM終端設(shè)備時(shí)，在發(fā)送端的ATM終端設(shè)備完成了用戶數(shù)據(jù)到信元的轉(zhuǎn)化，然后在發(fā)送到ATM網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行ATM交換。2/5/202363現(xiàn)代通信網(wǎng)

圖11.15VC/VP交換原理2/5/202364現(xiàn)代通信網(wǎng)

ATM交換表格的建立，如圖11.16所示，是圖11.15的擴(kuò)展，用戶A要傳輸數(shù)據(jù)到用戶B,A發(fā)出的信元在要經(jīng)過的ATM節(jié)點(diǎn)上建立一系列的交換表格，保證信元經(jīng)過逐次轉(zhuǎn)發(fā)后最后能到達(dá)B。2/5/202365現(xiàn)代通信網(wǎng)

圖11.16ATM交換表格的建立2/5/202366現(xiàn)代通信網(wǎng)

由于ATM交換機(jī)在不同網(wǎng)絡(luò)中的地位不同,從而它們的主要功能各異,但從基本結(jié)構(gòu)上看,都可分成控制模塊、交換模塊、業(yè)務(wù)接口模塊和ATM接口模塊等功能模塊，如圖11.17所示。2/5/202367現(xiàn)代通信網(wǎng)圖11.17ATM交換機(jī)功能模塊2/5/202368現(xiàn)代通信網(wǎng)根據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中位置不同以及根據(jù)其完成的功能ATM交換機(jī)可以分為：接入交換機(jī)、節(jié)點(diǎn)交換機(jī)和交叉連接設(shè)備（公用網(wǎng)）；專用網(wǎng)節(jié)點(diǎn)交換機(jī)、ATM局域網(wǎng)交換機(jī)（專用網(wǎng)）。如圖11.18所示。2/5/202369現(xiàn)代通信網(wǎng)

圖11.18ATM交換機(jī)在網(wǎng)上的分類2/5/202370現(xiàn)代通信網(wǎng)圖11.19ATM網(wǎng)信令系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖2/5/202371現(xiàn)代通信網(wǎng)

ATM通信網(wǎng)信令

ATM通信網(wǎng)信令分為用戶/網(wǎng)絡(luò)接口（UNI）和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接口（NNI）信令。UNI信令是用戶與ATM接入交換機(jī)之間所用的信令。ITU-T將用于B-ISDN的UNI信令稱為2#數(shù)字用戶線信令（DSS2），將N-ISDN的UNI信令稱為1#數(shù)字用戶線信令（DSS1），NNI信令則是ATM交換機(jī)之間的所用信令，采用B-ISDN的寬帶7號(hào)信令。

圖11.2ATM網(wǎng)信令協(xié)議圖2/5/202372現(xiàn)代通信網(wǎng)

對(duì)UNI，ATM信令適配層（SAAL）功能支持ATM層以上的可變長(zhǎng)度信令信息交換，并將高層信令消息適配到ATM信令單元。如圖a所示。對(duì)NNI，ITU-T建議中稱B-ISDN網(wǎng)絡(luò)信令功能模塊為B-ISDN用戶部分（BISUP），其傳送機(jī)制仍稱MTP。高層局間信令協(xié)議BISUP，源于NO﹒7的ISDN用戶部分ISUP。支持BISUP有兩種選擇，一種是如圖b所示的是直接經(jīng)過ATM、SAAL和MTP-3支持BISUP；另一種選擇是通過現(xiàn)有的七號(hào)網(wǎng)，即MTP-1、MTP-2和MTP-3支持BISUP，如圖c所示。2/5/202373現(xiàn)代通信網(wǎng)普通程控網(wǎng)與N-ISDN采用NO.7信令系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)直通局間信令功能模塊為B-ISDN的BISUP，其傳送機(jī)制仍稱MTP，協(xié)議體系結(jié)構(gòu)如圖11.21所示，MTP向B-ISDN提供服務(wù)稱為MTP3B，它由信令消息處理（SMH）和信令網(wǎng)管理（SNM）兩個(gè)部分組成。BISUP與MTP3B之間通過通信服務(wù)原語來交換信息。2/5/202374現(xiàn)代通信網(wǎng)NNI信令和寬帶7號(hào)信令的協(xié)議體系結(jié)構(gòu)2/5/202375現(xiàn)代通信網(wǎng)表11-4ATM連接控制消息2/5/202376現(xiàn)代通信網(wǎng)

圖11.22呼叫連接過程2/5/202377現(xiàn)代通信網(wǎng)--當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收到該信息后判斷本次呼叫能否被接收，如網(wǎng)絡(luò)能否提供ATM業(yè)務(wù)描述符信息單元中要求的信元峰值速率，能否保證有關(guān)的QoS參數(shù)信息單元中提出的服務(wù)質(zhì)量要求，檢驗(yàn)主、被叫地址的合法性。網(wǎng)絡(luò)能否提供相應(yīng)的連接等；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試完成，認(rèn)為此次呼叫可以接受后，向主叫發(fā)呼叫進(jìn)程消息以表示本次呼叫正在被處理中；--網(wǎng)絡(luò)測(cè)試它為本地用戶后即把這一請(qǐng)求轉(zhuǎn)交給被叫側(cè)的UNI，而通知被叫用戶；2/5/202378現(xiàn)代通信網(wǎng)當(dāng)網(wǎng)絡(luò)得知被叫已開始警示時(shí)就通知主叫側(cè)，向主叫發(fā)警示消息進(jìn)入“呼出遞交”狀態(tài)；--當(dāng)?shù)弥唤杏脩艚邮芎艚泻?，網(wǎng)絡(luò)向主叫用戶發(fā)連接消息，并進(jìn)入“活動(dòng)狀態(tài)”--主叫收到連接消息后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所分配給這次呼叫的VPCI與VCI來將用戶等相應(yīng)的VC連接接通。再向網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)連接證實(shí)消息，以示相應(yīng)的連接以完成。主叫也進(jìn)入“活動(dòng)狀態(tài)”；--至少在主叫/網(wǎng)絡(luò)接口上建立了點(diǎn)到點(diǎn)連接，就可以進(jìn)入通信過程了。2/5/202379現(xiàn)代通信網(wǎng)②呼叫/連接控制規(guī)程的處理過程本地交換機(jī)收到主叫發(fā)來的建立消息后，經(jīng)判斷為出局呼叫，啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)信令建立消息規(guī)程，進(jìn)行路由選擇與VC分配等處理。然后向后續(xù)中轉(zhuǎn)交交換機(jī)發(fā)出的IAM信息（內(nèi)容含有從建立消息轉(zhuǎn)換過來的信息）；--中轉(zhuǎn)交換機(jī)接收到前一級(jí)發(fā)來的IAM后，為這些呼叫分配其要使用的VPCI/VCI以及相應(yīng)的VC所占用的帶寬。完成這些處理后便向前一級(jí)交換機(jī)回送IAM證實(shí)消息，同時(shí)向后一級(jí)交換機(jī)發(fā)IAM消息。當(dāng)IAM逐級(jí)轉(zhuǎn)發(fā)到被叫用戶機(jī)連的交換機(jī)時(shí)（遠(yuǎn)端交換機(jī)），它向前一級(jí)回送IAMACK，然后進(jìn)行一系列處理；2/5/202380現(xiàn)代