數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-ATM

數(shù)據(jù)通信與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-ATMATM原理ATM的定義

ATM是一種傳遞模式，在這種模式中，信息被分成信元來(lái)傳遞，而包含同一用戶信息的信元不需要在傳輸鏈路上周期性地出現(xiàn)。因此這種傳遞模式是異步的。ITU-TI.113ATMis“Atransfermodeinwhichtheinformationisorganizedintocells;itisasynchronousinthesensethattherecurrenceofcellscontaininginformationfromanindividualuserisnotnecessarilyperiodic.”三、ATM的復(fù)用方式TDM采用固定時(shí)隙，存在時(shí)隙的浪費(fèi)，參見圖。而ATM不受時(shí)隙的影響，可以隨時(shí)將信元復(fù)用到信道上。ABA隊(duì)列信息源已分配信元:A.B未分配信元:?信頭凈荷5字節(jié)48字節(jié)ATM信元ATM復(fù)用線AAABtATM信元和復(fù)用??時(shí)隙信元ATM異步時(shí)分復(fù)用信道信元頭信息段虛擬信道VCj虛擬信道VCi時(shí)間ATM的復(fù)用方式為標(biāo)記復(fù)用。它把信道看成是由一個(gè)個(gè)等長(zhǎng)的時(shí)隙構(gòu)成，每個(gè)時(shí)隙內(nèi)都正好裝載一個(gè)ATM信元。信元是ATM的基本傳遞單位，是一種極短（53字節(jié)）的固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)分組。每一信元包括一個(gè)信元頭和一個(gè)信息段。信元通過(guò)虛擬信道VC傳送，虛擬信道利用虛擬信道標(biāo)記來(lái)表示，虛擬信道標(biāo)記包含在信元頭之中。ATM異步時(shí)分復(fù)用原理信元是ATM的基本傳遞單位。每一信元包括一個(gè)信元頭和一個(gè)信息段。信元通過(guò)虛擬信道VC（VirtualChannel）傳送，虛擬信道利用虛擬信道標(biāo)記VCI（VirtualChannelIdentifier）來(lái)表示，虛擬信道標(biāo)記包含在信元頭之中。屬于同一虛擬信道的信元群擁有相同的虛擬信道標(biāo)記，但占用的時(shí)隙可以出現(xiàn)在不同的位置。各虛擬信道的標(biāo)記之間沒(méi)有固定關(guān)系。通過(guò)虛擬信道標(biāo)記可以在用戶之間實(shí)現(xiàn)虛擬信道的動(dòng)態(tài)分配，從而各虛擬信道可以具有不同的傳輸速率（1kb/s—140Mb/s）。

“虛擬”（Virtual）即需要時(shí)立即設(shè)置，用完后馬上取消。ATM傳輸技術(shù)是以分組傳輸模式為基礎(chǔ)并融合了電路傳輸模式高速化的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展而成的。ATM用于交換，通過(guò)識(shí)別信元頭中的虛擬信道標(biāo)記，把輸入線上的虛擬信道標(biāo)記轉(zhuǎn)換成輸出線上的虛擬信道標(biāo)記，控制數(shù)據(jù)交換存儲(chǔ)器的寫入與讀出，完成交換。由于ATM使網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)，具有動(dòng)態(tài)分配信道和帶寬的功能，兼有高、中、低速信息業(yè)務(wù)為一身，使ATM技術(shù)成為B-ISDN和信息高速公路的核心技術(shù)。ATMATM異步轉(zhuǎn)移模式ATM以異步時(shí)分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)。ATM的復(fù)用方式為標(biāo)記復(fù)用。它把信道看成是由一個(gè)個(gè)等長(zhǎng)的時(shí)隙構(gòu)成，每個(gè)時(shí)隙內(nèi)都正好裝載一個(gè)ATM信元。信元是ATM的基本傳遞單位，是一種極短（53字節(jié)）的固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)分組。每一信元包括一個(gè)信元頭和一個(gè)信息段。信元通過(guò)虛擬信道VC傳送，虛擬信道利用虛擬信道標(biāo)記來(lái)表示，虛擬信道標(biāo)記包含在信元頭之中。屬于同一虛擬信道的信元群擁有相同的虛擬信道標(biāo)記，但占用的時(shí)隙可以出現(xiàn)在不同的位置。各虛擬信道的標(biāo)記之間沒(méi)有固定關(guān)系。通過(guò)虛擬信道標(biāo)記可以在用戶之間實(shí)現(xiàn)虛擬信道的動(dòng)態(tài)分配，從而各虛擬信道可以具有不同的傳輸速率（1kb/s—140Mb/s）?！疤摂M”(Virtual)即需要時(shí)立即設(shè)置，用完后馬上取消。ATM用于交換，通過(guò)識(shí)別信元頭中的虛擬信道標(biāo)記，把輸入線上的虛擬信道標(biāo)記轉(zhuǎn)換成輸出線上的虛擬信道標(biāo)記，控制數(shù)據(jù)交換存儲(chǔ)器的寫入與讀出，完成交換。由于ATM使網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)，具有動(dòng)態(tài)分配信道和帶寬的功能，兼有高、中、低速信息業(yè)務(wù)為一身，使ATM技術(shù)成為B-ISDN和信息高速公路的核心技術(shù)。MUX`WastedbandwidthATMTDM4321432143214313221VoiceDatapacketsImagesFigure7.37Figure19-1MultiplexingUsingDifferentPacketSizesFigure19-2MultiplexingUsingCellsFigure19-3ATMMultiplexing四、ATM是面向連接的ATM采用虛電路的方式交換信息，用戶向網(wǎng)絡(luò)提交信息之前要首先建立連接，聲明所需的信元特性和QoS，包括峰值信元速率、最大包長(zhǎng)、信元延時(shí)、信元丟失率等參數(shù)。ATM傳輸和交換過(guò)程中采用兩種連接形式，即虛通道(VirtualChannel)連接和虛通路(VirtualPath)連接。ATM連接的分類Figure19-5VP與VC的概念Figure19-6ExampleofVPsandVCs五、ATM交換ATM交換是基于VPI/VCI組合實(shí)現(xiàn)的。ATM交換機(jī)實(shí)際上是將一個(gè)輸入的VPI/VCI信元，映射到輸出VPI/VCI信元。圖7.39。交換方式有兩種：VP交換和VC交換。引入VP交換的好處：①便于管理，簡(jiǎn)化ATM交換機(jī)；②提高ATM交換的速率。ATM由ITU-T主管，由ATMForum管理具體的標(biāo)準(zhǔn)。cATMSw1ATMSw4ATMSw2ATMSw3ATMDCCabdeVP3VP5VP2VP1abcdeSw=switchFigure7.39Figure19-4ArchitectureofanATMNetworkATM層ATM信元

虛連接QoS參數(shù)

ATM服務(wù)類型

Figure19-27ATMLayer一、

ATM信元ATM信元大小的確定ATM信元的結(jié)構(gòu)HEC控制算法ATM信元的定界

1.

ATM信元大小的確定信元大小的確定取決于三個(gè)因素：傳輸效率、時(shí)延和實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜性。從實(shí)時(shí)通信來(lái)看，小的信元可以減小時(shí)延和排隊(duì)時(shí)間，固定大小便于硬件處理和交換，但信元過(guò)小會(huì)降低傳輸效率。歐洲提出32+4的方案。美國(guó)提出64+5的方案，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期爭(zhēng)論，最后ITU-T采取折衷的方式：（32+64）/2=48。（不倫不類，不是二的冪次，后患無(wú)窮。）

2.

ATM信元的結(jié)構(gòu)ATM信元=5字節(jié)的信頭+48字節(jié)的信息圖中字段的說(shuō)明：①GFC一般流量控制，只用于UNI，而在NNI中GFC的4比特用于VPI。②VPI虛通路，對(duì)UNI是8比特，對(duì)NNI是12比特。③VCI虛通道，12比特④PT=PayloadType=b0b1b2,b0=0data,b0=1control;⑤CLP=CellLossPriority比特,CLP=1表示可丟，CLP=0不可丟。⑥HEC=HeaderChecksum，8比特，是前四個(gè)字節(jié)的校驗(yàn)，采用CRC-8=X^8+X^2+X+1Figure19-9ATM信元的幀格式GFC(4bits)VPI(4bits)VPI(4bits)VCI(4bits)VCI(8bits)VCI(4bits)PT(3bits)CLP(1bit)HEC(8bits)ATMcellheaderPayload(48bytes)Figure9.7Figure19-8VirtualConnectionIdentifiersinUNIsandNNIsFigure19-28ATMHeaderFigure19-29PTFieldsFigure19-30ServiceClassesATM適配層(AAL)層AAL1類型

AAL2類型

AAL3/4類型

AAL5類型

SAAL類型

ATM適配層(AAL)作用有二：一是用戶數(shù)據(jù)塊與信元之間的映射，二是增強(qiáng)ATM的服務(wù)能力，以便滿足應(yīng)用的需要。ATM將能夠提供的業(yè)務(wù)按照時(shí)間性、數(shù)據(jù)率和連接類型分為A、B、C、D四類，相應(yīng)地定義了五類AAL層的類別AAL1~5，其中AAL3/4合為一類。AAL層分為CS和SAR兩個(gè)子層，CS子層又分為SSCS和CPCS兩個(gè)子層。下面分別說(shuō)明一下各種AAL層的結(jié)構(gòu)及其處理過(guò)程。A/DAALVoices1,s2…DigitalvoicesamplesA/DAALVideo…CompressioncompressedframespictureframesAALDataBurstyvariable-lengthpacketscellscellscellsFigure9.3服務(wù)類型與AAL分類AAL中SAR的PDU結(jié)構(gòu)AAL層的類型一、

AAL1類型針對(duì)電路交換業(yè)務(wù)圖9.10,9.11二、

AAL2類型針對(duì)低速率、短時(shí)延的分組業(yè)務(wù)圖9.13,9.14三、

AAL3/4類型針對(duì)無(wú)連接的可變速率數(shù)據(jù)圖9.15,9.16四、

AAL5類型面向連接的可變速率數(shù)據(jù)圖9.18不做任何處理，只增加8字節(jié)的Trailer，加上PAD后變?yōu)?8字節(jié)的整數(shù)倍，然后送給SAR層。五、

SAAL類型(SignalingAAL)圖9.20,9.21.Figure19-20ATMLayersFigure19-21ATMLayersinEnd-PointDevicesandSwitchesATM的應(yīng)用ATMWAN ATM用于遠(yuǎn)程連接多種網(wǎng)絡(luò)形式ATMLAN ATM用于局域網(wǎng)的連接Figure19-33ATMWANFigure19-34EthernetSwitchandATMSwitch

ATM的未來(lái)“ATMisdead,LongliveATM.”ATM與ISDN遭受同樣的命運(yùn)？“計(jì)劃經(jīng)濟(jì)比不過(guò)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)”IP也在改進(jìn)，增加QoS功能，速率也在提高，如LSR線速率路由器IPoverATMoverSDHoverfiber

IPoverfiberorIPoverDWDMATM特點(diǎn)

不進(jìn)行逐段鏈路差錯(cuò)和流量控制

面向連接

信頭功能簡(jiǎn)單

信元長(zhǎng)度小而固定

用戶信息透明地穿過(guò)網(wǎng)絡(luò)ATM的優(yōu)點(diǎn)支持任何業(yè)務(wù)（不同速率，不同突 發(fā)性，不同實(shí)時(shí)性）

有效利用網(wǎng)絡(luò)資源（統(tǒng)計(jì)復(fù)用）

單一通信網(wǎng)（B-ISDN）4.4.2交換技術(shù)1.信息交換方式信息交換指信息在不同線路、終端或網(wǎng)路之間的切換過(guò)程或分發(fā)過(guò)程。信息交換主要有電路交換、報(bào)文交換、分組交換、異步轉(zhuǎn)移模式（ATM）、IP交換、MPLS等基本方式（1）電路交換

和用戶電報(bào)通信網(wǎng)采用的是電路交換方式。這種方式的特點(diǎn)是：當(dāng)一個(gè)人或終端要與遠(yuǎn)端的另一個(gè)人或終端通信時(shí)，就向交換機(jī)送入被叫端的用戶號(hào)碼，交換機(jī)根據(jù)這一號(hào)碼在主叫和被叫之間建立起一條電路，或指定時(shí)分線的某個(gè)時(shí)隙，主叫端的信息便立即傳送到被叫端，其時(shí)延僅僅是信息以光速傳播時(shí)引起的傳輸時(shí)延，主、被叫之間能實(shí)時(shí)對(duì)話交換信息。另外，在電路交換中，通信時(shí)建立的電路被一對(duì)用戶獨(dú)占，且一直保持到雙方掛機(jī)。（2）報(bào)文交換公眾電報(bào)系統(tǒng)采用的是報(bào)文交換，一份被發(fā)送的報(bào)文傳送到交換中心后，先存儲(chǔ)起來(lái)，當(dāng)連接該交換機(jī)的中繼線空閑時(shí)，再將這份報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到通信目的地通路上的另一個(gè)交換機(jī)存儲(chǔ)起來(lái)，這種“存儲(chǔ)－轉(zhuǎn)發(fā)”的過(guò)程輾轉(zhuǎn)進(jìn)行，直到報(bào)文到達(dá)目的地為止，所以這種交換方式又稱為“存儲(chǔ)－轉(zhuǎn)發(fā)”交換方式。報(bào)文交換存在傳輸時(shí)延，不能實(shí)時(shí)對(duì)話。（3）分組交換與幀中繼指將待傳送的報(bào)文或數(shù)據(jù)由交換機(jī)裝配成規(guī)定長(zhǎng)度和格式的數(shù)據(jù)塊──分組，讓這些分組獨(dú)立地以“存儲(chǔ)－轉(zhuǎn)發(fā)”的方式并且可以由不同的路徑在網(wǎng)內(nèi)傳輸，在接收端的交換機(jī)又重新把它們組裝成完整的報(bào)文或數(shù)據(jù)。分組交換的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議是X.25。幀中繼是一種快速分組交換技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕締卧菐＃?）ATM異步轉(zhuǎn)移模式ATM以異步時(shí)分復(fù)用技術(shù)為基礎(chǔ)。ATM的復(fù)用方式為標(biāo)記復(fù)用。它把信道看成是由一個(gè)個(gè)等長(zhǎng)的時(shí)隙構(gòu)成，每個(gè)時(shí)隙內(nèi)都正好裝載一個(gè)ATM信元。信元是ATM的基本傳遞單位，是一種極短（53字節(jié)）的固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)分組。每一信元包括一個(gè)信元頭和一個(gè)信息段。信元通過(guò)虛擬信道VC傳送，虛擬信道利用虛擬信道標(biāo)記來(lái)表示，虛擬信道標(biāo)記包含在信元頭之中。屬于同一虛擬信道的信元群擁有相同的虛擬信道標(biāo)記，但占用的時(shí)隙可以出現(xiàn)在不同的位置。各虛擬信道的標(biāo)記之間沒(méi)有固定關(guān)系。通過(guò)虛擬信道標(biāo)記可以在用戶之間實(shí)現(xiàn)虛擬信道的動(dòng)態(tài)分配，從而各虛擬信道可以具有不同的傳輸速率（1kb/s—140Mb/s）。“虛擬”(Virtual)即需要時(shí)立即設(shè)置，用完后馬上取消。ATM用于交換，通過(guò)識(shí)別信元頭中的虛擬信道標(biāo)記，把輸入線上的虛擬信道標(biāo)記轉(zhuǎn)換成輸出線上的虛擬信道標(biāo)記，控制數(shù)據(jù)交換存儲(chǔ)器的寫入與讀出，完成交換。由于ATM使網(wǎng)絡(luò)與業(yè)