现代代计算机网算机网络原理原理_3_3异步异步传送方式送方式ATMATM1 1、异步、异步传传送方式送方式 ATMATM 产产生的背景生的背景 ATM ATM：ATM: Asynchronous Transfer Mode/ATM: Asynchronous Transfer Mode/异步异步传传送方式送方式 现现代通代通讯讯的主要的主要业务类别业务类别： 传统传统的的话话音、数据音、数据 传统传统的广播与的广播与电视节电视节目信号目信号 互互联联网上的各种数据网上的各种数据业务业务 编码编码后的后的语语音、音、图图像、像、视频视频信号数据信号数据 交互式的交互式的视频视频会会议语议语音、音、图图像、文字、像、文字、图图形信息数据形信息数据 各种各种测测控信息数据控信息数据第三章第三章 ATM ATM1 1、异步、异步传传送方式送方式 ATMATM 产产生的背景生的背景 不同不同业务对传输业务对传输要求有很大的差要求有很大的差别别 如：如：第三章第三章 ATM ATMVideo Conference SensitiveSensitiveHighTelephoneConnectionlessConnection-orientedDelayDelayvarianceBandwidthrequirementConstantbit rateVariablebit rate SensitiveSensitiveLowInternet InsensitiveInsensitiveMedium 1 1、异步、异步传传送方式送方式 ATMATM 产产生的背景生的背景 不同不同业务对传输业务对传输要求的差要求的差别别 速率要求差速率要求差别别很大很大 数据流的突数据流的突发发性差性差别别很大很大 对传输误对传输误比特率的要求不同比特率的要求不同 对传输对传输延延时时、延、延时时抖抖动动的敏感性不同的敏感性不同 对传输对传输方式的要求不同：方式的要求不同： 点点对对点点 点点对对多点多点 广播、广播、组组播播 多点多点对对多点多点 多方会多方会议议 第三章第三章 ATM ATM 1 1、异步、异步传传送方式送方式 ATMATM 产产生的背景生的背景 为顺应为顺应不同不同传输传输要求构建的不同网要求构建的不同网络络 共用交共用交换换网网 广播广播电视电视网网 分分组组数据交数据交换换网网 计计算机网算机网 以太网以太网/ /令牌令牌环环网网/ /令牌令牌总线总线网网 各种公用的各种公用的测测控网控网第三章第三章 ATM ATM 1 1、异步、异步传传送方式送方式 ATMATM 产产生的背景生的背景 构建构建综综合数字合数字业务业务网网 ISDNISDN 的方案的方案第三章第三章 ATM ATM Narrowband ISDN (N-ISDN) Circuit switchBroadband ISDN (B-ISDN) Packet/Cell switch2 x B(earer) 64 kbit/s1 x D(ata) 16 kbit/s30 x B(earer)64 kbit/s1 x D(ata)64 kbit/sPrimary rateBasic rate224 x B(earer)variableIn-band signallingATM 1 1、异步、异步传传送方式送方式 ATMATM 产产生的背景生的背景 构建构建综综合数字合数字业务业务网的根本想象网的根本想象 可以交融可以交融电电路交路交换换和分和分组组交交换换两种技两种技术术的特点：的特点： 可以保管可以保管电电路交路交换换的的优优点，延点，延时时和延和延时时抖抖动动可以控制在所可以控制在所 等待的范等待的范围围，适宜，适宜实时实时和恒定速率和恒定速率业务业务的的传传输输 具有数据分具有数据分组组交交换换的的优优点，信道点，信道统计统计复用，复用，适宜突适宜突发发性高性高 的的业务业务的的传输传输，坚坚持高的信道利用率持高的信道利用率 第三章第三章 ATM ATM 1 1、异步、异步传传送方式送方式 ATMATM 产产生的背景生的背景 光光纤纤的大的大规规模运用要求改模运用要求改动传统传输动传统传输方式方式 传统传统的分的分组组交交换换，逐段，逐段进进展展过过失控制，失控制，节节点点处处置复置复杂杂、 延延时时大，适宜不太可靠的大，适宜不太可靠的长间长间隔隔铜缆传输铜缆传输介介质质第三章第三章 ATM ATM 1 1、异步、异步传传送方式送方式 ATMATM 产产生的背景生的背景 光光纤纤的大的大规规模运用模运用对对改改动传统传输动传统传输方式的要求方式的要求 续续 光光纤纤的特点：容量大、可靠性高的特点：容量大、可靠性高 新的新的传传送方式可以只需求端到端的送方式可以只需求端到端的检错检错机制机制第三章第三章 ATM ATM 1 1、异步、异步传传送方式送方式 ATMATM 产产生的背景生的背景 ATM ATM开展的开展的简简要要历历史史1983 - First ATM papers published1983 - First ATM papers published1987 - ITU-T selects ATM for B-ISDN 1987 - ITU-T selects ATM for B-ISDN 1990 - ITU-T issues 13 1990 - ITU-T issues 13 recommendationsrecommendations1992 - First ATM LANs installed1992 - First ATM LANs installed1993 - First ATM WANs installed1993 - First ATM WANs installed第三章第三章 ATM ATM 2 2、ATMATM的根本原理的根本原理 采用短的、固定采用短的、固定长长度的分度的分组组数据数据单单元：信元元：信元 CellCell 信元的信元的头头部部 HeaderHeader 构造构造简单简单，交，交换换机无需做机无需做复复杂处杂处置置 信元信元长长度很短：度很短：5353字字节节 538bits538bits ，转发转发延延时时小小 长长度固定：交度固定：交换换机易于机易于处处置、延置、延时时易于易于预测预测 第三章第三章 ATM ATM 2 2、ATMATM的根本原理的根本原理 ATM ATM信元：信元：总长总长5353字字节节，其中，其中头头部部5 5字字节节，载载荷荷4848字字节节 载载荷荷长长度来度来历历： 欧洲希望：欧洲希望：3232字字节节 美国希望：美国希望：6464字字节节 最最终终： 第三章第三章 ATM ATM48-BytePayload5-ByteHeader48-octet data fieldGFCVPIVPIVCIVCIVCIPTIHEC811st Octet2nd Octet3rd Octet4th Octet5th OctetBitsCLP 2 2、ATMATM的根本原理的根本原理 ATM ATM信元的信元构造信元的信元构造 第三章第三章 ATM ATM 2 2、ATMATM的根本原理的根本原理 用用户户- -网网络络接口接口ATMATM信元的构造信元的构造 GFC (Generic Flow Control) GFC (Generic Flow Control)：普通流量控制：普通流量控制 VPI (Virtual Path Identifier) VPI (Virtual Path Identifier)：虚通道：虚通道标标识识 VCI (Virtual Channel Identifier) VCI (Virtual Channel Identifier)：虚通路：虚通路标识标识 PTI (Payload Type Identifier) (PTI) PTI (Payload Type Identifier) (PTI)：净净荷荷类类型知型知识识 CLP (Cell Loss Priority) CLP (Cell Loss Priority)：信元：信元丧丧失失优优先先级级 HEC (Header Error Check) HEC (Header Error Check)：信：信头过头过失控制失控制 Data field: Data field: 数据域数据域 第三章第三章 ATM ATM 2 2、ATMATM的根本原理的根本原理 同步同步传输传输方式：每个用方式：每个用户户在固定的在固定的时时辰分配固辰分配固定定长长度的度的时时隙隙 第三章第三章 ATM ATM 2 2、ATMATM的根本原理的根本原理 ATM ATM的异步的异步时时分复用概念：某个特定分复用概念：某个特定VPI/VCIVPI/VCI的的链链接的信元非等接的信元非等间间隔，不占据固定的隔，不占据固定的时时隙。隙。 第三章第三章 ATM ATM 2 2、ATMATM的根本原理的根本原理 ATM ATM交交换换的根本概念：采用虚的根本概念：采用虚衔衔接的任接的任务务方式，方式，各交各交换节换节点点预预先建立入先建立入/ /出口出口间间的通道。的通道。 第三章第三章 ATM ATM 2 2、ATMATM的根本原理的根本原理 ATM ATM交交换换的根本概念的根本概念 续续 两种虚两种虚衔衔接的任接的任务务方式：方式： 1 1 交互式虚交互式虚衔衔接接 SVCSVC ：每次通：每次通讯讯前根据用前根据用户户恳恳求，利用控制信令确定路由、确定效力求，利用控制信令确定路由、确定效力类别类别和和传输质传输质量量 QoSQoS 、建立、建立链链接表、通接表、通讯终讯终了后了后释释放信放信道道资资源；源； 2 2 永久虚永久虚衔衔接接 PVCPVC ：根据用：根据用户户的租的租赁赁要求，要求，预预先配置好网先配置好网络络，建立固定的，建立固定的传输传输途径和相途径和相应应的的链链接表，用接表，用户户随随时时可以可以传输传输数据。数据。 第三章第三章 ATM ATMPermanent (PVC)Switched (SVC)signallingsignalling 2 2、ATMATM的根本原理的根本原理 ATM ATM交交换换的根本概念：永久虚的根本概念：永久虚衔衔接与交接与交换换式交式交换换式式 第三章第三章 ATM ATM 3 3、ATMATM网网络络的性能特征的性能特征 时间时间透明性：反映系透明性：反映系统对传输统对传输延延时时的控制才干的控制才干 ATM ATM网网络络可以根据用可以根据用户对传输户对传输延延时时的需求，确的需求，确定效力的定效力的类别类别，保，保证证特定的特定的传输传输延延时时； 端到端延端到端延时时的主要的主要缘缘由：由： 传输传输/ /传传播播时时延延 TDTD 打包打包时时延延 PDPD 解包解包时时延延 DDDD 交交换时换时延延 SDSD ：SDSDFDFDQDQD FD FD：固定交：固定交换时换时延延 QD QD：排：排队时队时延延 第三章第三章 ATM ATM 3 3、ATMATM网网络络的性能特征的性能特征 信息透明性：反映系信息透明性：反映系统对传输过统对传输过失的控制才干失的控制才干 ATM ATM网网络络可以根据用可以根据用户对传输过户对传输过失控制的不同失控制的不同要求，确定效力的要求，确定效力的类别类别，保，保证传输证传输的可靠性；的可靠性； 传输传输出出错错的主要的主要缘缘由：由： 信道信道/ /设备设备内噪声的随机干内噪声的随机干扰扰误误比特、比特、信元信元误误插插/ /丧丧失失 交交换设备换设备的的缓缓冲冲资资源缺乏源缺乏拥拥塞塞时时信元溢信元溢出被出被丢丢弃弃 第三章第三章 ATM ATM 3 3、ATMATM信元信元 信元信元头头的主要功能的主要功能 标识标识特定的虚特定的虚衔衔接接 VPI/VCIVPI/VCI 确定确定拥拥塞塞时时信元信元丢丢弃的先后弃的先后 CLPCLP 区分信元的区分信元的类别类别 PTIPTI ：用：用户户数据数据/ /系系统维护统维护信息信息 信元信元头头的的过过失控制失控制 根本功能：信元根本功能：信元检错检错 可可选选功能：功能：1 1比特信元比特信元纠错纠错 信元定界信元定界 承承载载用用户户数据数据/ /系系统统信令与信令与维护维护信息信息 第三章第三章 ATM ATM 3 3、ATMATM信元信元 ATM ATM信元定界的根本方法：利用信元信元定界的根本方法：利用信元头头中被中被维护维护的部分与的部分与HECHEC字段之字段之间间根据根据检错检错/ /纠错纠错建立的特定建立的特定关关联联关系来定界。关系来定界。 第三章第三章 ATM ATMCell-by-cellThis Graphic is the Propertyof Quill Training ServicesCorrect HECIncorrect HECCheckCell-by-cellCheckOctet-by-octetcheckconsecutivecorrect HECconsecutiveincorrect HECHUNTPre-SYNCHSYNCHa ad d第三章第三章 ATM ATM 3 3、ATMATM信元信元 ATM ATM信元定界的根本方法：信元定界的根本方法： 1 1 承承载载信元的数据信元的数据帧帧可以区分不同的字可以区分不同的字节节的起的起止位置；止位置； 2 2 在搜索形状，以字在搜索形状，以字节为单节为单位确定延位确定延续续的的5 5个字个字节节，利用信元，利用信元头头中被中被维护维护的部分与的部分与HECHEC字段之字段之间间根据根据检错检错/ /纠错纠错建立的特定关建立的特定关联联关系来确定关系来确定该该2 2个个字字节节能否信元能否信元头头； 3 3 假假设设非信元非信元头头，顺顺延一个字延一个字节节，然后判，然后判别别延延续续的的5 5个字个字节节能否信元能否信元头头，不断到搜索到信元，不断到搜索到信元头头为为止；止； 4 4 找到一个能找到一个能够够的信元的信元头头后，以一个信元后，以一个信元间间隔隔为单为单位，判位，判别别下一个信元下一个信元头头的位置能否正确，假的位置能否正确，假设设反复反复 次均正确，那么次均正确，那么进进入跟踪形状，否那么入跟踪形状，否那么回到搜索形状；回到搜索形状； 5 5 在跟踪形状，假在跟踪形状，假设设出出现现 次延次延续续的跟踪的跟踪错误错误，那么重新回到搜索形状，否那么那么重新回到搜索形状，否那么坚坚持跟踪形状不持跟踪形状不变变。 3.1 3.1、ATMATM信元的信元的传输传输效率效率 ATM ATM信元的效率信元的效率传输传输的字的字节节数的关系，随着数的关系，随着传传送送字字节节数的添加，数的添加，传输传输效率会按效率会按锯齿锯齿状状发发生生变换变换，但最但最终趋终趋于于9090。 第三章第三章 ATM ATM 3.2 3.2、ATMATM信元大小与打包信元大小与打包时时延的关系延的关系 打包打包时时延与延与ATMATM信元大小成正比信元大小成正比 第三章第三章 ATM ATM 3.3 3.3、ATMATM信元大小与排信元大小与排队时队时延的关系延的关系 ATM ATM信元大小与排信元大小与排队时队时延的关系。延的关系。 第三章第三章 ATM ATM 3.3 3.3、ATMATM信元大小的信元大小的选择选择 综综合上述：合上述： 效率效率 打包打包时时延延 排排队时队时延延 等要素，等要素，选择选择信元的信元的载载荷荷为为4848字字节节也也较为较为有利。有利。 第三章第三章 ATM ATM 4 4、ATMATM的的规规范化范化组织组织 国国际电联际电联：国：国际电联际电联制定了制定了ATMATM的根本框架的根本框架协议协议I.113I.113B-ISDN VocabularyB-ISDN VocabularyI.121I.121Broadband Aspects of ISDNBroadband Aspects of ISDNI.150I.150B-ISDN ATM CharacteristicsB-ISDN ATM CharacteristicsI.211I.211B-ISDN Service B-ISDN Service CharacteristicsCharacteristicsI.311I.311B-ISDN Network AspectsB-ISDN Network AspectsI.321I.321B-ISDN Protocol Reference B-ISDN Protocol Reference ModelModelI.327I.327B-ISDN Functional B-ISDN Functional ArchitectureArchitectureI.361I.361B-ISDN ATM Layer B-ISDN ATM Layer SpecificationSpecificationI.362I.362B-ISDN ATM Adaption LayerB-ISDN ATM Adaption LayerI.413I.413B-ISDN User-Network InterfaceB-ISDN User-Network InterfaceI.432I.432B-ISDN UNI Physical Layer B-ISDN UNI Physical Layer SpecificationSpecificationI.610I.610OAM Principles of B-ISDN OAM Principles of B-ISDN AccessAccessQ.2931 B-ISDN Access SignallingQ.2931 B-ISDN Access Signalling第三章第三章 ATM ATM 4 4、ATMATM的的规规范化范化组织组织 ATM ATM论坛论坛：努力于推行：努力于推行ATMATM技技术术的民的民间组织间组织，主，主要由要由设备设备提供商、通提供商、通讯软讯软件效力提供商、运件效力提供商、运营营商商及有关的研及有关的研讨讨机构机构发发起和起和组组成；成； 迄今迄今为为止止ATMATM论坛论坛曾曾经经以白皮以白皮书书方式方式发发布了布了许许多多有关接口、信令等技有关接口、信令等技术细节术细节方面的行方面的行业规业规范，范，这这些些规规范很能范很能够够成成为为未来国未来国际电联际电联的技的技术规术规范。范。第三章第三章 ATM ATM 4 4、ATMATM协议协议的参考模型的参考模型 参考模型定参考模型定义义 了三了三层协议层协议 ATM ATM适配适配层层 ATM ATM层层 ATM ATM物理物理层层 第三章第三章 ATM ATMATM LayerPhysical LayerAdaptationLayerTCSARCSLayer twoLayer oneHigher layersPMD 4 4、ATMATM协议协议的参考模型的参考模型 ATM ATM适配适配层层的主要功能的主要功能 数据流数据流/ /数据包等如何裁减数据包等如何裁减( (适配适配) )到到ATMATM的信的信元元载载荷中；荷中； 定定义义效力效力类别类别 ATM ATM层层 定定义义信元构造信元构造 确定如何建立、确定如何建立、维护维护和和释释放虚放虚电电路路 实现选实现选路、交路、交换换、复用、复用、QoSQoS支持、流量控制支持、流量控制等等 ATM ATM物理物理层层 媒体依媒体依赖赖子子层层 PMDPMD ：接口方式，信元流：接口方式，信元流比特流比特流 信元的信元的识别识别定界、定界、过过失控制失控制编译码编译码第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM层层 UNI UNI UserUserNetwork InterfaceNetwork Interface 信元信元头头构造构造 第三章第三章 ATM ATM48-octet data fieldGFCVPIVPIVCIVCIVCIPTIHEC811st Octet2nd Octet3rd Octet4th Octet5th OctetBitsCLP 5 5、ATMATM层层 NNI NNI NetworkNetworkNetwork InterfaceNetwork Interface 信元信元头头构造构造 第三章第三章 ATM ATM48-octet data fieldVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC811st Octet2nd Octet3rd Octet4th Octet5th OctetBits 5 5、ATMATM层层 信元信元头头各有关域的功能各有关域的功能 1 1 在在UNIUNI信元中包含有信元中包含有GFCGFC Generic Flow Generic Flow Control fieldControl field 域，可用于用域，可用于用户户与网与网络络接口接口间进间进展流量控制展流量控制 两种接口任两种接口任务务方式：方式： 受控方式：每次受控方式：每次发发送需送需获获得允得允许发许发送送标识标识方可方可发发送送 非受控方式：非受控方式：GFCGFC000 000 第三章第三章 ATM ATM48-octet data fieldVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHECGFC 5 5、ATMATM层层 信元信元头头各有关域的功能各有关域的功能 2 2 VPIVPI：虚通道：虚通道标识标识 可可标识标识 256(UNI-8bits)/4096(NNI-12bits) 256(UNI-8bits)/4096(NNI-12bits)条条不同的虚通道不同的虚通道 最大的最大的实实践可用的虚通道数可在接口初始化践可用的虚通道数可在接口初始化时时协协商确定商确定第三章第三章 ATM ATM48-octet data fieldVCIVCIVCIPTICLPHECVPIVPIGFCReal physical linkVPI 57VPI 68 5 5、ATMATM层层 信元信元头头各有关域的功能各有关域的功能 3 3 VCIVCI：虚通路：虚通路标识标识 可可标识标识 65536 (16bits-UNI & NNI) 65536 (16bits-UNI & NNI)条不同的虚条不同的虚通路通路 最大的最大的实实践可用的虚通路数可在接口初始化践可用的虚通路数可在接口初始化时时协协商确定商确定 第三章第三章 ATM ATMVPI 57VPI 68VCI 39VCI 40VCI 38VCI 39VPI 68VPI 68VCI 39VCI44VCI 40VCI 41Physical Interfaces4- octet data fieldPTICLPHECVPIVPIGFCVCIVCIVCI 5 5、ATMATM层层 VPI/VCI VPI/VCI ATM ATM面向面向衔衔接功能的接功能的实现实现依依赖赖VPI/VCIVPI/VCI对对虚虚衔衔接接的的标识标识； VPI/VCI VPI/VCI仅仅在一条物理在一条物理链链路路 本地本地 有效；有效； 每每经过经过一个一个ATMATM交交换换机，机，VPI/VCIVPI/VCI根据虚根据虚衔衔接建接建立立时设时设定定查查找表确定找表确定输输出端口，同出端口，同时变换为时变换为下一下一段物理段物理链链路的路的VPI/VCIVPI/VCI取取值值； 设设立立VPIVPI，VCIVCI两两级级的的标识标识有利于有利于对对虚虚衔衔接的管接的管理，便于中心交理，便于中心交换换机高速交机高速交换换； 实际实际上，在一条物理信道上，可同上，在一条物理信道上，可同时时支持的虚支持的虚衔衔接数接数 N N28216 (UNI) N28216 (UNI) N212216 212216 (NNI)(NNI)第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM层层 VPI/VCI VPI/VCI两两级标识级标识管理有利于支持高速交管理有利于支持高速交换换的例的例如如 第三章第三章 ATM ATMMultiple channels destined for a common location can be quickly and simply switched by the network if they share a common VPIchannels131145117channels131145117 5 5、ATMATM层层 特殊的特殊的VPI/VCIVPI/VCI标识标识 VPI = 0 VPI = 0VCI = 0 to 15VCI = 0 to 15 ITU-T ITU-T 信令信令VPI = 0VPI = 0VCI = 16 to 31VCI = 16 to 31ATM Forum ATM Forum 附加信令附加信令VPI = ALLVPI = ALLVCI = 1 to 5 VCI = 1 to 5 普通保管用于特普通保管用于特殊用途殊用途 详细详细参与参与书书P81P81表表3 32 2第三章第三章 ATM ATMATM SwitchVirtual Channel SwitchVirtual Path SwitchVCI1VCI2VCI3VCI4VCI1VCI2VCI3VCI4VCIaVCIbVCIaVCIbVPI1VPI2VPI3VPI1VPI2VPI4VPI5VPI5 5 5、ATMATM层层 VPI/VCI VPI/VCI标识标识在交在交换过换过程中的运用程中的运用 第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM层层 VPI/VCI VPI/VCI标识标识与交与交换换映射表映射表 第三章第三章 ATM ATMATM Cell ATM CellsVPI/VCI = A/B VPI/VCI = X/Y12Switch Map (1)VPIVCIInterface VPI VCI A B 2 X Y - - - - -VPI/VCI is of LOCAL SignificanceOnlyVirtual Channel ConnectionVirtual Channel ConnectionVirtual Channel LinkVirtual Channel LinkVirtual Channel LinkVirtual Channel LinkCPE ACPE BSwitching Node 5 5、ATMATM层层 利用利用VPI/VCIVPI/VCI标识实现标识实现虚信道虚信道衔衔接的概念接的概念 第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM层层 PTI PTI：信元：信元类类型型标识标识 3bits3bits 第三章第三章 ATM ATMPTI Coding (MSB first)InterpretationUser data cell, congestion not experienced, SDU type = 0 User data cell, congestion not experienced, SDU type = 1 User data cell, congestion experienced, SDU type = 0 User data cell, congestion experienced, SDU type = 1 Segment OAM F5 flow-related cell End-to-end OAM F5 flow-related cell Resource management cell Reserved for future functions000 001 010 011 100 101 110 11148-octet data fieldVPIVPIVCIVCIVCICLPHECGFCPTI 5 5、ATMATM层层 PTI PTI：信元：信元类类型型标识标识 3bits3bits PTI (bit 3): PTI (bit 3): 标识标识所在信元是用于管理功能的所在信元是用于管理功能的信元信元(bit=1)(bit=1)或者是用或者是用户户/ /信令信元信令信元(bit=0).(bit=0).PTI (bit 2): PTI (bit 2): 标识标识本信元在本信元在传输过传输过程中能否程中能否阅阅历历有有拥拥塞的交塞的交换换机机(bit=0:(bit=0:无无拥拥塞；塞；bit=1:bit=1:有有拥拥塞塞) ) 该该比特也称比特也称为为 EFCI (Explicit EFCI (Explicit Forward Forward Congestion Congestion Indicator)Indicator)PTI (bit 1): PTI (bit 1): 用于用于标识标识本信元能否承本信元能否承载载ATMATM适配适配层层中中AAL5 AAL5 业务业务数据数据单单元元(SDU)(SDU)数据的最后一个信数据的最后一个信元元. .第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM层层 CLP CLP：信元：信元丧丧失失优优先先级标识级标识 当交当交换换机机发现发现用用户发户发送的流送的流过载过载，会，会对对信元的信元的该该域域进进展展标识标识 (bit=1) (bit=1)，当网，当网络发络发生生拥拥塞塞时时，丢丢弃具有弃具有标识标识的信元的信元第三章第三章 ATM ATMCLP = 0CLP = 0CLP = 1CLP = 1Private UNIPrivate NNIPublic UNIPublic NNI48-octet data fieldVPIVPIVCIVCIVCIHECGFCPTICLP 5 5、ATMATM层层 HEC HEC：信元：信元头过头过失控制与信元失控制与信元间间定界定界 检错检错功能功能 强强迫迫 ：g(x)=x8+x2+x+1g(x)=x8+x2+x+1 纠错纠错功能功能 可可选选 ：实现实现1 1比特比特错误错误的的检测检测和和纠纠正正 定界：利用被定界：利用被 维护维护 检错检错位与位与监视监视位之位之间间的的约约束关系束关系 来来实现实现信元的定界。信元的定界。第三章第三章 ATM ATM48-octet data fieldVPIVPIVCIVCIVCICLPGFCPTIHEC 5 5、物理、物理层层 定定义义物理物理层层承承载载ATMATM信元的方式和接口信元的方式和接口规规范范 曾曾经经定定义义的物理的物理层层信元信元传输传输接口接口 SDH SDH 同步数字序列同步数字序列 接口：接口：STM1/2/3(155/622/2488Mbps)STM1/2/3(155/622/2488Mbps) PDH PDH 准同步数字序列准同步数字序列 接口：接口：E1/3/4(2/34/Mbps)E1/3/4(2/34/Mbps) DS1/DS3(1.544/44,736Mbps)DS1/DS3(1.544/44,736Mbps) 直接信元直接信元传输传输接口：接口：ITUITU155/622Mbps155/622Mbps ATM ATM论坛论坛STP/UTP:155/25.6MbpsSTP/UTP:155/25.6Mbps FDDI FDDI信元信元传输传输接口：接口：ATMATM论坛论坛100Mbps100Mbps SONET SONET接口接口: (: (与与SDHSDH速率适配的北美速率适配的北美规规范范) ) 第三章第三章 ATM ATM 5 5、物理、物理层层 物理物理层层由由TCTC和和PMDPMD两个子两个子层层构成构成 TC(Transmission Convergence): TC(Transmission Convergence):传输传输会聚子会聚子层层功能功能 HEC HEC域中域中监视监视位的生成与接位的生成与接纳纳校校验验 信元加信元加扰扰与解与解扰扰 信元定界信元定界 PMD(Physical Medium Dependent) PMD(Physical Medium Dependent)媒体子媒体子层层功能功能 比特定比特定时时 线线路波形路波形编码编码和物理信号特征和物理信号特征 物理物理衔衔接器构造接器构造第三章第三章 ATM ATMSectionADMLinePathADMADMRepeatersInsertedDataDroppedDataRepeatersInsertedDataDroppedData 5 5、物理、物理层层 SDH/SONET SDH/SONET双向光交双向光交换换网网第三章第三章 ATM ATMADM: Add Drop MultiplexerADM: Add Drop MultiplexerRepeaterSectionMultiplexerSectionPathPayloadPointer0 Sec.125 Sec. 5 5、物理、物理层层 SDH/SONET SDH/SONET数据数据帧帧构造构造第三章第三章 ATM ATM 5 5、物理、物理层层 SDH/SONET SDH/SONET数据数据帧帧构造构造 Repeater Section Repeater Section 域域: : 用于用于传传送与送与线线路信号路信号加加强强设备设备(repeaters)(repeaters)之之间间交互的控制信息交互的控制信息. . 通通常称常称为为 F1 flow F1 flow； Multiplexer Section Multiplexer Section 域域: : 用于用于传传送两个相送两个相邻邻复接器复接器(Multiplexer)(Multiplexer)间间交互的控制信息；通常交互的控制信息；通常称称为为 F2 flow F2 flow Path Path 域域: : 用于用于传传送送进进出出该帧该帧数据数据SDH/SONETSDH/SONET网网络络端口的信息；通常称端口的信息；通常称为为 F3 flow. F3 flow. Point Point 域：用于控制域：用于控制调调整整设备间设备间的的时钟时钟差差别别； Payload Payload 域：用于域：用于传输传输ATMATM信元。信元。第三章第三章 ATM ATM 5 5、物理、物理层层 SDH/SONET SDH/SONET数据数据帧帧承承载载信元的方式信元的方式 在没有信息在没有信息传输传输或或ATMATM设备设备与与SDH/SONETSDH/SONET网网络络的的设备传输设备传输速速 率不匹配率不匹配时时，可，可经过经过插入或插入或删删除空信元除空信元实实现现信元速率解偶信元速率解偶. .第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 ATM ATM适配适配层层的主要功能的主要功能 数据流数据流/ /数据包等如何裁减数据包等如何裁减( (适配适配) )到到ATMATM的信的信元元载载荷中；荷中； 定定义义效力效力类别类别。 第三章第三章 ATM ATMAdaptation LayerSARCSHigher layer dataHHThe use of a CS is not required byall AALsEtc. HT HT HT 5 5、ATMATM适配适配层层 业务类别业务类别(Service Catagories)(Service Catagories) CBR CBRConstant Bit RateConstant Bit Rate VBR-RT VBR-RTVariable Bit Rate - Real Variable Bit Rate - Real TimeTime VBR-NRT VBR-NRTVariable Bit Rate - Non-Variable Bit Rate - Non-Real TimeReal Time ABR ABRAvailable Bit RateAvailable Bit Rate UBR UBRUnspecified Bit RateUnspecified Bit Rate GFR GFRGuaranteed Frame Rate (later)Guaranteed Frame Rate (later) 第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 ITU-T (rec. I 362) ITU-T (rec. I 362) 定定义义的的业务业务分分类类方法方法第三章第三章 ATM ATMClass AClass BClass CClass DTiming betweensource and destinationRequiredNot requiredBit rateConstantVariableConnection modeConnection-orientedConnectionlessAAL 1AAL 2AAL 3AAL 4AAL 5RelevantAdaptation Layer 5 5、ATMATM适配适配层层 ATM ATM适配适配层类层类型型 1 1 AAL1AAL1：用于：用于A A类业务类业务 2 2 AAL2AAL2：用于：用于B B类业务类业务 3 3 AAL3/4AAL3/4：用于：用于C C、D D类业务类业务 4 4 AAL5AAL5：用于：用于C C、D D类业务类业务第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 ATM ATM适配适配层层的构造的构造第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 ATM ATM适配适配层层的构造的构造 1 1 会聚会聚 CSCS 子子层层 业务业务特定的会聚子特定的会聚子层层 SSCSSSCS ：根据特定的：根据特定的业务业务需求参与需求参与 公共部分会聚子公共部分会聚子层层 CPCSCPCS ：确定一个公共：确定一个公共数据数据报单报单元元 2 2 拆装子拆装子层层 SARSAR 根据不同根据不同类别类别的的AALAAL类类型，将型，将CPCSCPCS数据数据报报裁减成特定的信裁减成特定的信 元、参与控制信息或做相反的元、参与控制信息或做相反的变换变换。 可根据不同的可根据不同的传输传输要求确定能否需求特定要求确定能否需求特定的的CSCS子子层层的功能的功能第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 ATM ATM适配适配层层的作用的作用 ATM ATM适配适配层层涉及不同涉及不同类别业务类别业务端到端的的端到端的的传输传输控制功能控制功能 网网络节络节点中的交点中的交换换机只涉及机只涉及ATMATM层层的控制功能的控制功能第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL1 AAL1：主要用于：主要用于传输对传输对延延时时敏感的固定速率敏感的固定速率 CBRCBR 的的业务业务 第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL1 AAL1会聚会聚层层子子 CSCS 主要功能主要功能 完成完成时时序恢复：序恢复：处处置置时时延延变变化化 时钟时钟恢复恢复 无特定的会聚无特定的会聚层层数据数据报报 未定未定义义CS-PDUCS-PDU 第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL1 AAL1的的SARSAR子子层层功能功能: : 传传送会聚子送会聚子层标识层标识 CSICSI 顺顺序序/ /丧丧失控制失控制 SNSN CSI CSI、SNSN字段字段维护维护 SNPSNP ： 3bits CRC 3bits CRC X3X3X X1 1 校校验验1bit 1bit 奇奇偶校偶校验验第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL2 AAL2：主要用于：主要用于传输传输可可变变速率的速率的实时业务实时业务 AAL2 AAL2支持多个不同支持多个不同业务业务流的复合流的复合传输传输 AAL2 AAL2包含包含SSCSSSCS与与CPSCPS两个子两个子层层 SSCS SSCS可根据不同的特定可根据不同的特定业务业务的需求参与的需求参与 CPS CPS的主要功能的主要功能 多个不同多个不同业务业务流的复用与分路流的复用与分路 时钟时钟和同步和同步处处置置 CPS-SDU CPS-SDU数字分数字分组组序列序列传输传输的完好的完好性保性保证证第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL2 AAL2多路多路业务业务流的复合流的复合传输传输第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL2 AAL2数据分数据分组组的格式的格式第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL2 CPS AAL2 CPS分分组组各个域各个域 1st Header1st Header 的功能的功能CID FieldCID Field：标识标识不同的不同的业务业务流，可支持多达流，可支持多达248248个独立个独立业务业务流流 LI FieldLI Field：标识标识不同不同业务业务流每个数据分流每个数据分组组的的载载荷荷长长度，度，长长度可度可变变 UUI FieldUUI Field： 用于端到端不同用于端到端不同业务业务流内流内协协商功能，商功能，如用于如用于协协商最商最 大的大的传输单传输单元元 MTUMTU 的大小的大小HECHEC：用于：用于对对上述各个域的上述各个域的过过失控制和失控制和维护维护 X5X5X2X21 1 第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL2 PDU AAL2 PDU分分组组各个域各个域 2nd Header2nd Header 的功能的功能 Offset Field Offset Field：标识标识从从该该PDUPDU 2nd Header2nd Header 之后之后的下一字的下一字节节到到 净净荷中的第一个荷中的第一个CPSCPS分分组组的起始位的起始位置之置之间间的字的字节节数数 SN Field SN Field：1 1比特的比特的顺顺序控制序控制 P Field P Field：1 1比特的奇偶校比特的奇偶校验过验过失控制失控制第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL3/4 AAL3/4：主要运用于：主要运用于传输对传输对延延时时不敏感的数据不敏感的数据业务业务 ALL3/4 ALL3/4 原原设计设计可以支持各可以支持各类类数据数据业务业务，包括，包括面向面向衔衔接、非面接、非面 向向衔衔接等，提供接等，提供顺顺序控制和序控制和过过失控制等功能；失控制等功能； ALL3/4 ALL3/4 的任的任务务方式在方式在传输过传输过程中有程中有较较低的效低的效率，其运用逐率，其运用逐渐渐 被被AAL5AAL5所替代。所替代。 第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL3/4 AAL3/4的主要任的主要任务务方式方式 确保方式确保方式 支持支持CS-PDUCS-PDU出出错错重重传传 支持流量控制支持流量控制 限于点到点的限于点到点的AALAAL衔衔接接 非确保方式非确保方式 出出错错不重不重传传 流量控制功能可流量控制功能可选选 支持点到点、点到多点的支持点到点、点到多点的AALAAL衔衔接接第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL3/4 CPCS-PDU AAL3/4 CPCS-PDU的格式的格式第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL3/4 AAL3/4 会聚子会聚子层层 CSCS CPCS-PDU CPCS-PDU报头报头和和报报尾中各域的功能尾中各域的功能 CPICPI：公共部分：公共部分标识标识 Btag/EtagBtag/Etag：起始：起始/ /终终止止标标志志 BAsizeBAsize：缓缓冲器分配容量冲器分配容量 ALAL：校准填充：校准填充 PADPAD：净净荷填充荷填充 LENLEN：CPCSCPCSPDUPDU净净荷荷长长度度第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL3/4 AAL3/4 拆装子拆装子层层 SARSAR SAR SAR信元包信元包头头各域的功能各域的功能STST：段：段类类型型 开开场场BOM/BOM/继续继续COM/COM/终终了了EOM/EOM/单单段音段音讯讯/SSM/SSM SNSN：序号：序号RESRES：备备用用 MID MID：复用：复用标识标识LILI：长长度指示度指示 CRC CRC：循：循环环冗余校冗余校验验第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL3/4 AAL3/4 信息流信息流会聚子会聚子层层(CS)(CS)拆装子拆装子层层(SAR)(SAR) 信元信元第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL3/4 AAL3/4 数据适配数据适配过过程程第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL5 AAL5 主要主要针对针对AAL3/4AAL3/4效率低、开效率低、开销过销过大而提大而提出，用于出，用于传输传输 数据数据业务业务。 SSCS SSCS子子层层：与：与业务业务有关有关 CPCS CPCS子子层层：在：在CPCSCPCS信息域后参与相信息域后参与相应应的控制功的控制功能部分能部分PADPAD：填充部分，使：填充部分，使PDUPDU构生构生长长度度为为4848字字节节的的整数倍整数倍UUUU：用：用户户用用户间户间交交换换信息信息CPICPI：公共部分：公共部分标识标识LILI：PDUPDU净净荷荷长长度度CRCCRC：循：循环环冗余校冗余校验验第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 CPCS CPCS子子层层功能功能 第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 SAR SAR子子层层功能功能 第三章第三章 ATM ATM 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL5 AAL5 数据适配数据适配过过程程 第三章第三章 ATM ATM48-byte data fieldVPIVPIVCIVCIVCICLPHECGFCPTI 5 5、ATMATM适配适配层层 AAL5 AAL5 信元的信元的传输传输利用信元利用信元头头中的中的SDUSDU比特指示信元与数据比特指示信元与数据报报的关系的关系 利用利用SDU bitSDU bit可可实现丢实现丢包包损损失失较较小的小的拥拥塞塞控制控制第三章第三章 ATM ATM 第三章完第三章完