技术介绍 广域网协议 目 录i 目 录 ATM.1 ATM简介. 1 ATM连接和ATM交换. 1 ATM层次结构. 2 ATM应用介绍. 3 服务类型. 5 InARP简介. 5 ATM OAM. 6 技术介绍 广域网协议 ATM1 ATM ATM 简介 ATM（Asynchronous Transfer Mode，异步传输模式）技术是以分组传输模式为基础并融合了电路传输模式高速化的优点发展而成的，可以满足各种通信业务的需求。ATM 已被 ITU-T 于 1992 年 6 月指定为 B-ISDN 的传输和交换模式。由于它的灵活性以及对多媒体业务的支持，被认为是实现宽带通信的核心技术。 根据 ITU-T 定义，ATM 是以信元为基本单位进行信息传输、复用和交换的。ATM 信元具有 53 字节的固定长度，其中前 5 个字节是信元头，其余 48 个字节是有效载荷。ATM 信元头的功能有限，主要用来标识虚连接，另外也完成了一些功能有限的流量控制，拥塞控制，差错控制等功能。 ATM 连接和 ATM 交换 ATM是面向连接的交换，其连接是逻辑连接，即虚连接。ATM网络中，可以在物理链路上创建逻辑连接VP（Virtual Path，虚路径）和VC（Virtual Circuit，虚电路）。如 图 1所示，一条物理链路上可以创建多条VP，每个VP可以采用复用方式容纳多个VC。不同用户的信元通过不同的VP和VC传递。VP和VC通过虚路径标识符（Virtual Path Identifier，VPI）和虚通道标识符（Virtual Channel Identifier，VCI）来标识。 图 1 VP、VC 和物理链路关系 VPVP 物理链路VPVPVCVCATM 使用一对 VPI/VCI 的组合来标识一条逻辑连接。当一个连接被释放时，与此相关的 VPI/VCI 值对也被释放，它被放回资源表，供其它连接使用。 如 图 2所示，ATM交换机通过查找交换表项改变VPI/VCI值，实现ATM信元的转发。只改变VPI值的ATM交换过程称为VP交换，通过此方式建立的连接称为VPC（Virtual Path Connection，虚路径连接）。只改变VCI值或同时改变VPI/VCI值的ATM交换过程称为VC交换，通过此方式建立的连接称为VCC（Virtual Circuit Connection，虚电路连接）。 技术介绍 广域网协议 ATM2 图 2 ATM 交换示意图 目前，ATM 接口只支持手工配置的永久虚电路（Permanent Virtual Circuit，PVC）和永久虚路径 （Permanent Virtual Path， PVP） ， 不支持通过信令建立的交换虚电路 （Switched Virtual Circuit，SVC）。 ATM 层次结构 ATM 基本协议框架分为 3 个平面，即用户平面、控制平面和管理平面。用户平面和控制平面又各分为 4 层，即物理层、ATM 层、ATM 适配层和高层，在各层中还有更精细的子层划分。 ? 控制平面主要利用信令协议来完成连接的建立和拆除。 ? 管理平面又分为层次管理和平面管理。其中层次管理负责各平面中各层的管理，具有与其它平面相对应的层次结构；平面管理负责系统的管理和各平面之间的通信。 各平面与各层的关系如 图 3： 技术介绍 广域网协议 ATM3 图 3 ATM 协议模型图 物理层ATM层ATM 适配层高层协议高层协议各层的具体功能如下： ? 物理层主要提供 ATM 信元的传输通道，将 ATM 层传来的信元加上其传输开销后形成连续的比特流；同时，在接收到物理媒介上传来的连续比特流后，取出有效信元传递给 ATM 层。 ? ATM 层在物理层之上， 利用物理层提供的服务， 与对等层进行以信元为单位的通信。ATM 层与物理媒介的类型和物理层的具体实现无关，与具体传送的业务类型也无关。输入 ATM 层的是 48 字节的净荷，这 48 字节的净荷被称为分段和重组协议数据单元（SARPDU），而 ATM 层输出的则是 53 字节的信元，该信元将传送到物理层进行传输。 ATM 层负责产生 5 个字节的信元头， 信元头将加到净荷的前面。 ATM层的其他功能包括虚路径标识符/虚通道标识符（VPI/VCI）传输、信元多路复用/分用以及一般流量控制。 ? ATM 适配层（ATM Adaption Layer，AAL）是高层协议与 ATM 层间的接口，它负责转接 ATM 层与高层协议之间的信息。目前，已经提出 4 种类型的 AAL：AAL1、AAL2、AAL3/4 和 AAL5，每一种类型分别支持 ATM 网络中某些特征业务。大多数ATM 设备制造商现在生产的产品普遍采用 AAL5 来支持数据通信业务。 ? ATM 高层协议则主要具有 WAN 互连、语音互连、与现有 3 层协议互连、封装方式、局域网仿真、ATM 的多协议和经典 IP 等功能。 ATM 应用介绍 ATM 接口支持如下应用方式：IPoA、IPoEoA、PPPoA、PPPoEoA、EoA。 技术介绍 广域网协议 ATM4 1. IPoA IPoA（IP over ATM）指的是在 ATM 上承载 IP 协议报文：ATM 为处在同一网络内的 IP主机之间的通信提供数据链路层，同时将 IP 报文封装在 ATM 信元中。ATM 作为 IP 业务的承载网提供了优良的网络性能和完善、成熟的 QoS 保证。 2. IPoEoA IPoEoA（IP over Ethernet over ATM）有三层结构：最上层封装 IP 协议；中间为 IPoE，即以太网承载 IP 协议； 最下一层为 ATM 承载 IPoE。这就要求在服务器 ATM 端口承载以太网报文，这就是 IPoEoA。 对于 IPoEoA，设备实现的基本功能有： ? 在 IPoEoA 应用中使用三层 VE（Virtual Ethernet，虚拟以太网）接口，一个 VE 接口可以关联多个 PVC。 ? 在同一个 VE 接口关联的 PVC 之间二层互通。 3. PPPoA PPPoA（PPP over ATM）指的是在 ATM 上承载 PPP 协议报文：ATM 信元封装 PPP 报文，IP 或其它协议的报文则封装在 PPP 报文中。在这种视图下，可以将 ATM 简单地看成是 PPP 报文的承载层。PPPoA 的意义在于：PPPoA 的通讯过程由 PPP 协议管理，可以利用 PPP 的灵活性及其丰富的应用。为了在 ATM 上传送 PPP 报文，用户必须创建一个虚拟模板（Virtual Template，VT）接口。 4. PPPoEoA PPPoEoA（PPPoE over ATM）指的是在 ATM 上承载 PPPoE（PPP over Ethernet）协议报文， 其实质是用 ATM 信元封装以太网报文， 这时候可以用一个 PVC 来模拟以太网的全部功能。为了实现在 ATM 上承载以太网报文，接口管理模块提供了一种新的虚拟以太网（Virtual Ethernet，VE）接口。这种接口具有以太网的特性，由用户通过配置命令动态创建。为这种接口配置的协议栈是：底层为 ATM 的 PVC，通过 PVC 收发报文；链路层为以太网协议；网络层及以上各层协议与普通以太网接口相同。 5. EoA EoA （Ethernet over ATM） 有两层结构： 上层封装 Ethernet； 下一层为 ATM 承载 Ethernet。这就要求在服务器 ATM 端口承载以太网报文。 对于 EoA，设备实现的基本功能有：二层单播、广播和组播。 在 EoA 应用中使用 VE-Bridge（Virtual Ethernet Bridge，二层虚拟以太网）接口，一个VE-Bridge 接口只能关联一个 PVC。 技术介绍 广域网协议 ATM5 服务类型 ATM 支持四种服务类型：CBR、UBR、VBR-RT、VBR-NRT。这些服务类型的选择与网络的 QoS 需求有关。 1. 恒定比特流业务 CBR CBR（Constant Bit Rate）业务用于在连接的生命期中需要静态带宽的连接。这个带宽由PCR（Peak Cell Rate，峰值信元速率）值来确定。在 CBR 业务中，源端可以持续地以峰值信元速率发送信元。 CBR 业务一般用来支持对时延变化要求较高的实时业务（例如：语音、视频）。 2. 实时的可变比特率业务 VBR-RT VBR-RT（Variable Bit Rate- Real Time）业务也是一种实时的应用，对时延和抖动有严格的限制，VBR-RT 的主要应用有语音和视频业务。 VBR-RT 连接的指标主要靠峰值信元速率（PCR）、可持续信元速率（SCR）、最大突发长度（MBS）来描述。源端可以在平均信元速率为 SCR 的情况下，以 PCR 的速率发送最大长度为 MBS 的突发流量而不丢包。 3. 非实时的可变比特率业务 VBR-NRT VBR-NRT（Variable Bit Rate - Non Real Time）业务支持突发性的非实时的应用，该特性是通过 PCR、SCR 以及 MBS 来描述的。对那些满足流量合同的信元，VBR-NRT 业务可以保证很低的信元丢失