1、第七章第七章 寬帶寬帶ISDNISDN的關鍵技術的關鍵技術ATMATM7.1 B-ISDN基本概念基本概念7.2 ATM的基本概念的基本概念7.3 ATM協議結構協議結構7.4 ATM交換交換7.4 IP/ATM集成交換集成交換B-ISDN業務的分類7.2 ATM的基本概念的基本概念7.2.1 ATM的發展背景的發展背景 窄帶窄帶ISDN的發展主要存在以下局限：的發展主要存在以下局限： （1）窄帶）窄帶ISDN的信息傳輸速率有限的信息傳輸速率有限 。 （2）窄帶）窄帶ISDN是在數字電話網的基礎上發展起來的，是在數字電話網的基礎上發展起來的，網絡內部的交換是基于網絡內部的交換是基于64 kbi

2、t/s的電路交換方式，而電路交的電路交換方式，而電路交換方式對技術發展的適應性較差。以固定比特率傳輸，采換方式對技術發展的適應性較差。以固定比特率傳輸，采用同步時分復用方式。這種傳遞方式的優點是時延和時延用同步時分復用方式。這種傳遞方式的優點是時延和時延抖動小。抖動小。 但是固定的比特率約束了傳輸的業務，如果選用但是固定的比特率約束了傳輸的業務，如果選用低于峰值的速率時，會降低業務質量，若采用峰值速率作低于峰值的速率時，會降低業務質量，若采用峰值速率作為傳輸速率，則會浪費網絡資源為傳輸速率，則會浪費網絡資源7.2.3 ATM的基本工作原理的基本工作原理 ATM是英文是英文Asynchronou

3、s Transfer Mode（異步（異步轉送方式）的縮寫。轉送方式）的縮寫。 1.信元信元 2.復用復用 3.交換交換 7.2.4 ATM信元的格式信元的格式 ATM信元分為兩部分：5個字節的信頭和48個字節的信息段，共53個字節。信頭表征信元去向的邏輯地址、優先等級等控制信息。信息字段包含不同用戶的信息。注：包含某一段信息的信元取決于這段信息所要求的比特率 或瞬間比特率7.2.5 ATM信元的信頭格式信元的信頭格式 結構圖7-1 ATM信元的信格式a圖是終端與網絡間信元結構 b圖是網絡內交換機的信元結構 GFC（Generil Flow Control）一般流量控制，用）一般流量控制，用于

4、控制用戶向網上發送信息的流量。防止緩沖區內信元過于控制用戶向網上發送信息的流量。防止緩沖區內信元過滿而丟失信元滿而丟失信元 VPI（Virtual Path Identifer）和）和VCI（Virtual Channel Identifier）虛通道標識符和虛通路標識符，用來）虛通道標識符和虛通路標識符，用來將一條傳送將一條傳送ATM信元的信道劃分為多個子信道。信元的信道劃分為多個子信道。 PTI PTI（Payload Type IndicatorPayload Type Indicator）凈荷類型，指）凈荷類型，指明明4848字節信息字段的信息類型字節信息字段的信息類型 CLP CLP

5、（Cell Loss PriorityCell Loss Priority）信元優先級比特，）信元優先級比特，CLP=0CLP=0標識高優先級別，不可以丟棄標識高優先級別，不可以丟棄 HEC HEC（Header Error CheckHeader Error Check）信頭校驗碼，采用）信頭校驗碼，采用CRCCRC校驗，有校驗，有8bit8bit；HECHEC產生方法：信元前產生方法：信元前4 4個字節所對應個字節所對應的多項式乘以的多項式乘以x x8 8 ，然后除以（，然后除以（x x8 8+x+x2 2+x+1+x+1）所得余數就是）所得余數就是HECHEC 圖7-2 ATM多路復用3

6、交換交換圖7-3 ATM交換的基本原理7.2.7 與電路交換方式和分組交換方式的比較與電路交換方式和分組交換方式的比較1電路交換方式電路交換方式圖7-4 同步時分復用中的幀和時隙電路交換方式具有如下特點：電路交換方式具有如下特點： 在通信開始時應首先建立連接。在通信開始時應首先建立連接。 一個連接在通信期間始終占用某一固定的數字子信一個連接在通信期間始終占用某一固定的數字子信道，這些數字子信道是依據其在時間軸上的位置確定的。道，這些數字子信道是依據其在時間軸上的位置確定的。 建立連接以后，信息在系統中的傳輸時延基本上是建立連接以后，信息在系統中的傳輸時延基本上是一個恒定值。一個恒定值。 同步時

7、分復用系統中的各個子信道的速率是固定分同步時分復用系統中的各個子信道的速率是固定分配的，不可能在不改變此系統的情況下臨時調配各個子信配的，不可能在不改變此系統的情況下臨時調配各個子信道的速率。道的速率。 交換節點對傳輸中出現的錯誤不進行校正，對節點交換節點對傳輸中出現的錯誤不進行校正，對節點的處理要求簡單。的處理要求簡單。2分組交換方式分組交換方式 通信網中傳輸、復用和交換的基本單位是分組。通信網中傳輸、復用和交換的基本單位是分組。 分組交換方式具有如下特點：分組交換方式具有如下特點： 分組交換采用異步時分復用方法，可以將信道按照分組交換采用異步時分復用方法，可以將信道按照需要動態地分配給各個

8、用戶，信道利用率較高。需要動態地分配給各個用戶，信道利用率較高。 在分組交換中普遍采用逐段反饋重發的措施，以保在分組交換中普遍采用逐段反饋重發的措施，以保證數據傳輸是無差錯的。證數據傳輸是無差錯的。 分組數據在通信網中傳送的時延是隨機的，這主要分組數據在通信網中傳送的時延是隨機的，這主要是因為數據分組在交換節點有可能要排隊等待，另外，逐是因為數據分組在交換節點有可能要排隊等待，另外，逐段反饋也可能引入附加的時延。段反饋也可能引入附加的時延。 由于要進行逐段差錯控制，交換節點的處理負擔較由于要進行逐段差錯控制，交換節點的處理負擔較重。重。3ATM兼具電路交換方式和分組交換方式的優點兼具電路交換方

9、式和分組交換方式的優點ATM與分組交換方式的基本差別是：與分組交換方式的基本差別是： ATM信元的長度固定，并使用了空閑信元填信元的長度固定，并使用了空閑信元填充信道，這使信道被劃分為等長的時間小段，為提充信道，這使信道被劃分為等長的時間小段，為提供固定比特率和固定時延的電信業務創造了條件。供固定比特率和固定時延的電信業務創造了條件。 取消了逐段的差錯控制，減輕了交換節點的取消了逐段的差錯控制，減輕了交換節點的處理負擔。處理負擔。7.2.8 ATM的特點的特點1采用統計時分復用方式采用統計時分復用方式2取消了逐段的差錯控制和流量控制取消了逐段的差錯控制和流量控制 （1）適當的資源分配和隊列容量

10、設計使隊列溢）適當的資源分配和隊列容量設計使隊列溢出的概率很低，信元丟失率可壓低到出的概率很低，信元丟失率可壓低到10-810-12； （2）在呼叫建立時審查用戶申請的帶寬，當確）在呼叫建立時審查用戶申請的帶寬，當確信網絡中有足夠的資源時才接受這個呼叫。信網絡中有足夠的資源時才接受這個呼叫。3采用面向連接的方式采用面向連接的方式4信頭的功能被簡化信頭的功能被簡化5信元長度固定，信息段長度短信元長度固定，信息段長度短7.3 ATM協議結構協議結構7.3.1 B-ISDN的協議參考模型的協議參考模型圖7-5 ATM協議參考模型用戶平面主要用于用戶信息的傳輸，采用分層結構。用戶平面主要用于用戶信息的

11、傳輸，采用分層結構。控制平面負責呼叫控制和連接控制。控制平面負責呼叫控制和連接控制。管理平面包括面管理和層管理兩類功能。管理平面包括面管理和層管理兩類功能。B-ISDN協議參考模型各層功能7.3.2 物理層物理層（1）物理媒體子層）物理媒體子層PMPM：定義物理傳送接口，進行線路編碼：定義物理傳送接口，進行線路編碼，保證比特流的定時、同步等，保證比特流的定時、同步等物理媒體子層（物理媒體子層（PM）的功能接近于在傳統網絡中的物理層。）的功能接近于在傳統網絡中的物理層。 物理媒體子層在發送方向上從傳輸會聚子層取得比特流，并物理媒體子層在發送方向上從傳輸會聚子層取得比特流，并把比特流在鏈路上透明地

12、傳輸。把比特流在鏈路上透明地傳輸。 物理媒體子層和傳輸會聚子層之間交換數據流時需要互相物理媒體子層和傳輸會聚子層之間交換數據流時需要互相同步。同步。 傳輸幀的產生和恢復傳輸幀的產生和恢復 信元定界信元定界 產生信頭錯誤檢驗碼（產生信頭錯誤檢驗碼（HEC） 傳輸幀自適應傳輸幀自適應 信元速率解耦信元速率解耦 （2）傳輸會聚子層）傳輸會聚子層TC：發送端將信元流轉換成可以在傳：發送端將信元流轉換成可以在傳輸系統中傳輸的比特流，接收端將比特流轉為信元流輸系統中傳輸的比特流，接收端將比特流轉為信元流 圖7.7 信元定界狀態圖7.3.3 ATM ATM層層ATM層負責交換、選路由和信元復用。層負責交換、

13、選路由和信元復用。 信頭的產生提取信頭的產生提取 信元交換信元交換 信元的復用和分路信元的復用和分路 ATM層管理層管理 圖7-8 虛信道VC、虛通道VP及傳輸通道之間的關系圖7.9 VCC和VPC的概念圖7-10 VP交換圖7-11 VC和VP交換7.3.4 ATM適配層（適配層（AAL） 將高層信息適配成將高層信息適配成ATM信元，保證多種業務在信元，保證多種業務在ATM網網絡內的傳送絡內的傳送 ATM適配層分為匯聚子層與分段和重組子層適配層分為匯聚子層與分段和重組子層(圖圖7.20)匯聚子層將高層業務接入點的信息匯聚，分段與重組將匯聚子層將高層業務接入點的信息匯聚，分段與重組將CS來的信息分割后裝入來的信息分割后裝入ATM信元的信息段，或者將信元的信息段，或者將ATM業務業務接入點的接入點的ATM信元中的信息段重組后傳給高層。信元中的信息段重組后傳給高層。1AAL業務種類業務種類 按照按照3個坐標軸來組織服務空間可