網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)：ATM原理

ATM原理1學(xué)習(xí)完此課程，您將會(huì)：掌握ATM信元結(jié)構(gòu)掌握VP交換和VC交換掌握ATM交換方式掌握ATM業(yè)務(wù)類型學(xué)習(xí)目標(biāo)2參考資料///知識(shí)中心/寬帶/寬帶公共/功能與特性/原理協(xié)議/ATM協(xié)議技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)-20020404-C3ATM概述ATM基本概念A(yù)TM特點(diǎn)ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務(wù)及性能ATM網(wǎng)絡(luò)接口及信令4什么是ATM

ATM（AsynchronousTransferMode）是一種以信元為單位的異步轉(zhuǎn)移模式，異步意味著來自任一用戶的信息信元流不必是周期性的。ATM結(jié)合了電路交換和分組交換的優(yōu)點(diǎn)，能在單一的主體網(wǎng)絡(luò)中攜帶多種信息媒體，承載多種通信業(yè)務(wù)，并且能夠保證Qos,滿足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)和非實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需求。5ATM與電路交換、分組交換的區(qū)別.電路交換：CircuitSwitching面向連接按時(shí)隙交換，獨(dú)占線路資源.分組交換：PacketSwitching面向無連接包交換，線路資源共享.ATM:AsynchronousTransferMode面向連接分組交換6SetupSetupSetupSetup無連接交換網(wǎng)絡(luò)與面向連接ATM網(wǎng)絡(luò)無連接交換網(wǎng)絡(luò)無連接，逐段轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)較長(zhǎng)，不固定長(zhǎng)度網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量無法保證面向連接ATM網(wǎng)絡(luò)面向連接，高速轉(zhuǎn)發(fā)信元53字節(jié)，固定長(zhǎng)度服務(wù)質(zhì)量（QoS）保證7制定ATM標(biāo)準(zhǔn)的組織ITU-T致力于公網(wǎng)上ATM標(biāo)準(zhǔn)化工作，有代表性的標(biāo)準(zhǔn)：Q.2931/Q.2971、BISUP、I.610ATMForum致力于專網(wǎng)上ATM的標(biāo)準(zhǔn)化工作，加速ATM產(chǎn)品的推廣和使用，有代表性的標(biāo)準(zhǔn)有：UNI3.1、UNI4.0、ILMI、PNNI、MPOA、VTOA、LANE、TM4.0IETF致力于ATM網(wǎng)承載IP業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作，解決傳統(tǒng)路由器的瓶頸問題，有代表性的標(biāo)準(zhǔn)：RFC1483、RFC1577、IPSwitch、MPLS8ATM概述ATM基本概念A(yù)TM特點(diǎn)ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務(wù)及性能ATM網(wǎng)絡(luò)接口及信令9ATM信元結(jié)構(gòu)GFC：一般流量控制，僅用于UNI接口VPI/VCI：虛通道標(biāo)識(shí)和虛通路標(biāo)識(shí)PT：凈荷類型

CLP：信元丟失優(yōu)先級(jí)HEC：信頭差錯(cuò)控制ATMUNI信元ATMNNI信元10ATM物理連接虛通路連接（VCC）虛通道（VP）

包括多條VC虛通路連接（VCC）包括多條VP虛通路

（VC）

ATM端節(jié)點(diǎn)之間的邏輯通路虛通路（VC）虛通路（VC）E3OC-3

OC-12虛通道（VP）虛通道（VP）虛連接標(biāo)識(shí)=VPI/VCI虛通道VP與虛通路VC11VPI、VCI只有局部意義ATM連接虛通路連接（VCC）虛通道連接（VPC）VP

交換VC

交換VC

交換NNINNIVPI=2

VCI=44VPI=1

VCI=40VPI=3

VCI=44VPI=4

VCI=50UNIUNIABCDE12VCI1VCI2VCI3VCI4VPI2VPI3VPI1VPI2VPI3VPI5VPI1VPI4端口1端口2端口3VCI1VCI2VCI1VCI2VP交換VC交換VCI3VCI4VCI1VCI2VP交換和VC交換13ATM交換ATM交換P

H

YA

T

MPort3P

H

YA

T

MPort4PortVPIVCI31514339ATM層ATM交換P

H

YA

T

MPort1P

H

YA

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MPort2PortVPIVCI12372151ATM層P

H

YA

T

MA

A

LP

H

YA

T

MA

A

LVPI=2VCI=37VPI=3VCI=39NNIUNIUNI14ATM連接的建立方式PVC（永久虛通路）：通過網(wǎng)管預(yù)先建立，不論是否有業(yè)務(wù)通過或終端設(shè)備接入，PVC一直保持，直到由網(wǎng)管釋放。類似于電話網(wǎng)中的租用線路。SVC（交換虛通路）：通過信令建立，通信完成后由信令釋放SVC。類似于電話網(wǎng)中的用戶線路。15ATM概述ATM基本概念A(yù)TM特點(diǎn)ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務(wù)及性能ATM網(wǎng)絡(luò)接口及信令16信元話音數(shù)據(jù)視頻ATM的特點(diǎn)面向連接快速分組交換統(tǒng)計(jì)復(fù)用支持多速率、多業(yè)務(wù)支持話音、數(shù)據(jù)和圖象對(duì)實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)提供完全的QoS保證17ATM的統(tǒng)計(jì)復(fù)用18通信契約的簽訂通信契約：流量參數(shù)、QoS參數(shù)ContractContractATM網(wǎng)絡(luò)19流量參數(shù)PCR

PeakCellRate峰值信元速率SCRSustainableCellRate可維持信元速率MCRMinimumCellRate最小信元速率MBSMaximumBurstSize最大突發(fā)度20QoS參數(shù)最大信元傳遞時(shí)延MCTD：信元從一個(gè)端點(diǎn)到另一個(gè)端點(diǎn)所需要的時(shí)間信元抖動(dòng)容限CDVT：信元間隔的上限

信元丟失率CLR：可以接受的因網(wǎng)絡(luò)擁塞而導(dǎo)致信元丟失比例21ATM網(wǎng)絡(luò)的擁塞管理連接允許控制（CAC）在呼叫請(qǐng)求建立連接階段確定網(wǎng)絡(luò)是否有足夠的資源建立一條連接使用/網(wǎng)絡(luò)參數(shù)控制（UPC/NPC）通信過程中對(duì)入網(wǎng)流量的監(jiān)測(cè)與控制選擇信元丟棄與擁塞指示擁塞發(fā)生后有選擇地丟棄掉重要程度相對(duì)低的信元以緩解擁塞，同時(shí)進(jìn)行擁塞狀態(tài)信息的前向、反向指示22ATM網(wǎng)絡(luò)的擁塞管理QoS的保證機(jī)制——CACATM網(wǎng)絡(luò)我需要一個(gè)VCXMbpsY抖動(dòng)Z信元丟失網(wǎng)絡(luò)的資源是否足夠？保證QoS請(qǐng)求契約23ATM網(wǎng)絡(luò)你違反了契約，應(yīng)該如何處罰你呢？?決定?契約違約應(yīng)用ATM網(wǎng)絡(luò)的擁塞管理QoS的保證機(jī)制——UPC2432000010標(biāo)記UPC丟棄ATM網(wǎng)絡(luò)的擁塞管理QoS的保證機(jī)制——UPC（1）讓信元通過：信元被UPC認(rèn)為是守約的。（2）將信元打標(biāo)簽：僅僅只對(duì)CLP=0的信元打標(biāo)簽，將CLP位改為1，允許其通過。（3）丟棄信元：信元違規(guī)，不能被繼續(xù)向下傳輸。25ATM概述ATM基本概念A(yù)TM特點(diǎn)ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務(wù)及性能ATM網(wǎng)絡(luò)接口及信令26ATM協(xié)議棧參考模型三個(gè)平面：用戶面、控制面、管理面三個(gè)功能層：物理層、ATM層、ATM適配層高層高層ATM層物理層控制面用戶面管理面ATM適配層（AAL）層管理面管理27ATM各層的功能會(huì)聚分段與組裝適配層一般流量控制信元頭產(chǎn)生與提取信元VPI/VCI翻譯信元復(fù)用和解復(fù)用ATM層信元速率去耦、HEC序列的產(chǎn)生/檢驗(yàn)、信元定界、傳輸幀適配、傳輸幀產(chǎn)生/恢復(fù)比特定時(shí)、物理媒介語聲信元視頻信元數(shù)據(jù)信元物理層TCPMSARCS28AAL類型和B-ISDN業(yè)務(wù)語聲、視頻電路仿真分組視頻數(shù)據(jù)應(yīng)用B-ISDN承載業(yè)務(wù)ATM承載業(yè)務(wù)類比特速率連接模式源和目的定時(shí)關(guān)系固定可變面向連接無連接需要不需要AAL類型1類型2類型3或4類型5ATM層物理層ATM網(wǎng)絡(luò)29ATM的基本處理過程語音、視頻、數(shù)據(jù)、圖象AAL＋ATM處理ATM信元傳輸處理ATM信元ATM信元幀和開銷物理介質(zhì)處理傳輸幀結(jié)構(gòu)至傳輸接口30AALATMPHIPRFC1483AALATMPHEthernetRFC1483ATM網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)

RFC1483B封裝RFC1483R封裝31ATM概述ATM基本概念A(yù)TM特點(diǎn)ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務(wù)及性能ATM網(wǎng)絡(luò)接口及信令32ATM的業(yè)務(wù)類型CBR

Constantbitrate固定比特率業(yè)務(wù)rt-VBRVariablebitrate-realtime實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù)nrt-VBRVBR-nonrealtime非實(shí)時(shí)可變比特率業(yè)務(wù)UBR Unspecifiedbitrate未指定比特率業(yè)務(wù)ABR

Availablebitrate可用比特率業(yè)務(wù)33CBR業(yè)務(wù)開銷QoS流量參數(shù)低高Tolerance1字節(jié)5字節(jié)

頭47字節(jié)

負(fù)荷信元抖動(dòng)信元丟失PCR峰值信元速率實(shí)時(shí)視頻和音頻34VBR業(yè)務(wù)QoS流量參數(shù)LOWHIGHTolerance信元時(shí)延

(NRT)信元時(shí)延(RT)PCRSCR峰值信元速率可維持信元速率MBS最大突發(fā)長(zhǎng)度信元丟失分組音頻和視頻35UBR業(yè)務(wù)公共廣域網(wǎng)QoS流量參數(shù)低高沒有質(zhì)量保證全憑上帝保佑ToleranceCell丟失Cell抖動(dòng)36ABR業(yè)務(wù)局域網(wǎng)互聯(lián)Overhead.Nocell

overhead.Uses

congestion

feedback

instead5Byte

Header48Byte

PayloadQoS流量參數(shù)低高PCRMCR峰值信元速率最小信元速率Tolerance信元丟失信元抖動(dòng)37ATM概述ATM基本概念A(yù)TM特點(diǎn)ATM協(xié)議棧ATM業(yè)務(wù)及性能ATM網(wǎng)絡(luò)接口及信令38ATM網(wǎng)絡(luò)和接口UNI 用戶到網(wǎng)絡(luò)接口NNI 網(wǎng)絡(luò)到網(wǎng)絡(luò)接口BICI 寬帶網(wǎng)間接口公共UNI

B-ICIUNINNINNINNIATM公網(wǎng)ATM專網(wǎng)39ATM網(wǎng)絡(luò)的信令A(yù)TM信令用于動(dòng)態(tài)的完成用戶呼叫