PAGEPAGE15目錄摘要 2第一章課程設(shè)計要求 31.1課程設(shè)計目的 31.2ATM的交換概念 31.3ATM技術(shù)的特點 31.3.1采用固定長度分組 31.3.2采用統(tǒng)計復用 31.3.3采用面向連接并預約傳輸資源的方式工作 41.3.4取消逐段鏈路的差錯控制和流量控制 41.3.5ATM信元頭部的功能降低 4第二章ATM交換原理分析 52.1ATM交換原理 52.2UNI信令 62.3NNI信令 7第三章ATM交換實驗過程 83.1實驗界面 83.2實驗演示三階段 93.2.1連接建立階段： 93.2.2數(shù)據(jù)傳送階段： 113.2.3連接拆除階段： 13實驗心得 15參考文獻 15課程設(shè)計評分表 16摘要ATM(ASYNCHRONOUSTRANSFERMODE)是一種快速分組交換技術(shù)，它在廣域網(wǎng)上體現(xiàn)的強大功能和在局域網(wǎng)上的成功應(yīng)用，是多媒體應(yīng)用系統(tǒng)的理想網(wǎng)絡(luò)平臺，均已事實說明了他的技術(shù)的先進性。在ATM中不同速率的各種數(shù)據(jù)，如：語音.圖像.視頻都被分成標準的53字節(jié)的信元，以光纖作為傳輸通道，避免了以太網(wǎng)中的“廣播風暴”，提升了網(wǎng)絡(luò)的整體性能。但是ATM不兼容以往的以太網(wǎng)投資，其管理和操作有異于傳統(tǒng)的以太網(wǎng)平臺，故不使用于以太網(wǎng)的升級改造。ATM也就是異步傳輸模式，具有分組交換和電路交換的優(yōu)點，對應(yīng)于OSI協(xié)議參考模型的第2層。ATM通過AAL層適配，將不同業(yè)務(wù)應(yīng)用接納進來。由于ATM的技術(shù)先進性，有能力在一個公共網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中復用包括F/R(FrameRelay)電路、基于TCP/IP的接入和承載、ATM電路多種不同的服務(wù)，在交換型多業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)承載網(wǎng)絡(luò)中扮演著重要的角色。因此，電信運營商使用它作為多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)骨干交換承載網(wǎng)絡(luò)。ATM交換技術(shù)是ATM網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的核心。交換結(jié)構(gòu)的性能將決定ATM網(wǎng)絡(luò)的性能和規(guī)模。交換機設(shè)計的方法將影響交換吞吐量、信元阻塞、信元丟失和交換延時等，交換結(jié)構(gòu)不僅影響交換機的性能和擴展特性，而且也影響交換機支持廣播方式和點到點方式的能力。

關(guān)鍵詞：ATM，異步傳輸，分組交換，通信技術(shù)第一章課程設(shè)計要求1.1課程設(shè)計目的通過實驗讓學生理解ATM交換機根據(jù)路由表轉(zhuǎn)發(fā)ATM信元的過程演示了ATM的傳輸過程，包括ATM鏈路的建立、ATM信元傳輸和ATM鏈路的拆除；主要體現(xiàn)了ATM采用面向連接的工作方以及采用和固定長度信元的特點。1.2ATM的交換概念將ATM信元從一條入線（如有N條入線）被傳送到一條或者多條出線（假定有M條出線）的過程為ATM信元的交換過程。交換指從一個輸入的ATM邏輯信道到一輸出的ATM邏輯信道的信息交換，這種交換可以在許多輸出邏輯信道中選擇。ATM邏輯信道以VPI/VCI來表征。1.3ATM技術(shù)的特點1.3.1采用固定長度分組在ATM中采用固定長度的短分組，稱為信元。固定長度的短分組決定了ATM系統(tǒng)的處理時間短，響應(yīng)快，便于用硬件實現(xiàn)，特別適合實時業(yè)務(wù)和高速應(yīng)用。1.3.2采用統(tǒng)計復用ATM是按照信元進行統(tǒng)計復用的，在時間上沒有固定的復用位置。統(tǒng)計復用是按需分配帶寬的，可以滿足不同用戶傳遞不同業(yè)務(wù)的帶寬需要。1.3.3采用面向連接并預約傳輸資源的方式工作ATM方式采用的是分組交換中的虛電路形式，同時在呼叫建立時向網(wǎng)絡(luò)提出傳輸所希望使用的資源，網(wǎng)絡(luò)根據(jù)當時的狀態(tài)決定是否接受這個呼叫。其中資源的約定并不像電路交換那樣給出確定的電路或PCM時隙，只是給出用以表示將來通行過程中可能使用的通信速率。可以說ATM方式既兼顧了網(wǎng)絡(luò)運營效率，又能夠使接入網(wǎng)絡(luò)的連接進行快速的數(shù)據(jù)傳輸。1.3.4取消逐段鏈路的差錯控制和流量控制ATM協(xié)議運行在誤碼率很低的光纖傳輸網(wǎng)上，同時預約資源機制保證網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)呢撦d小于子網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力，所以ATM取消了網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點之間鏈路上的差錯控制和流量控制。1.3.5ATM信元頭部的功能降低由于ATM網(wǎng)絡(luò)中鏈路的功能變得非常有限，因此信元頭部變得異常簡單ATM技術(shù)既有電路交換的“處理簡單”、支持實時業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)透明傳輸、采用端到端的通信協(xié)議等特點，又具有分組交換的支持變化比特率業(yè)務(wù)的特點，并能對鏈路上傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)進行統(tǒng)計復用。第二章ATM交換原理分析2.1ATM交換原理ATM是面向連接的網(wǎng)絡(luò)，在端到端的通信前必須建立連接。ATM網(wǎng)絡(luò)通常有永久虛電路（PVC）和交換虛電路（SVC）兩種方式。永久虛連接（PVC）是通過預定或預分配的方法建立的連接。交換虛連接是當用戶需要使用網(wǎng)絡(luò)資源時，才由網(wǎng)絡(luò)動態(tài)分配，當呼叫結(jié)束時，SVC會被拆除，并可以分配給另一個用戶。ATM網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點是能夠根據(jù)需要動態(tài)建立與釋放連接，用戶可以根據(jù)不同應(yīng)用的需要，在同一時間內(nèi)建立多條SVC，支持多種服務(wù)，并允許較多的用戶有效的使用網(wǎng)絡(luò)資源。這里我們主要演示ATM的SVC建立、傳輸和釋放過程。SVC的建立、管理與釋放過程就是ATM信令的交互過程。ATM網(wǎng)絡(luò)有用戶終端、專用ATM交換機和公用ATM交換機構(gòu)成，SVC的實現(xiàn)涉及終端與交換機、交換機與交換機之間的信令。ATM信令主要分為UNI(用戶－網(wǎng)絡(luò)接口)信令和NNI（網(wǎng)絡(luò)－網(wǎng)絡(luò)接口）信令。ATM面向連接的工作方式（Q.2931協(xié)議），信元交換原流程圖2.2UNI信令ATMUNI信令是在ATM網(wǎng)絡(luò)中用戶終端和網(wǎng)絡(luò)之間進行連接的建立、釋放和維護的協(xié)議。ITUT－T規(guī)定了兩種UNI呼叫連接控制：點到點的呼叫連接控制和點到多點的呼叫連接控制。點到點的呼叫連接控制涉及到3個實體：主機方（用戶終端）、網(wǎng)絡(luò)側(cè)被叫方（用戶終端）。其一個點到點的呼叫連接的建立和釋放過程如下圖3所示：圖22.3NNI信令ATM網(wǎng)絡(luò)局間信令采用網(wǎng)絡(luò)節(jié)點接口（NNI）信令，NNI信令是基于現(xiàn)有的No.7信令的ISDN用戶部分（ISUP描述和定義的，是ISDNNNI信令I(lǐng)SUP的擴充與增強。將ATM的NNI信令稱為寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)用戶部分（B－ISUP）。ITUT－T建議Q.2761～Q.2764描述了NNI信令。下圖4所示為一個點到點的呼叫建立和拆除過程中的NNI信令操作。圖3第三章ATM交換實驗過程3.1實驗界面實驗界面如圖4所示：圖4實驗界面圖ATM終端為ATM_A～ATM_E，ATM交換機為Switcher_A～Switcher_E，網(wǎng)絡(luò)拓撲如圖所示。該實驗提供三種連接方式，分別是ATM_A——Switcher_A——Switcher_C——Switcher_E——ATM_C、ATM_A——Switcher_A——Switcher_B——Switcher_D——Switcher_C——Switcher_E——ATM_D和ATM_A——Switcher_A——Switcher_B——Switcher_D——ATM_E。ATM交換機端口標號在被鼠標選中時自動彈出。3.2實驗演示三階段3.2.1連接建立階段：實驗演示分三個階段ATM連接建立階段、數(shù)據(jù)傳送階段和連接拆除階段。進入實驗界面后，點擊開始按鈕，然后按照提示，選擇你想要建立連接的終端，進入連接建立階段。首先發(fā)起連接的終端發(fā)送連接建立（SETUP）消息，啟動一次呼叫。主叫端局接到SETUP消息后，向主叫方發(fā)送呼叫處理（CALLPROCEEDING）消息作為對SETUP消息的證實，該消息中包含網(wǎng)絡(luò)側(cè)分配給主叫的VPI、VCI值；向網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)送IAM消息。中間交換節(jié)點接收到IAM消息后，返回IAA作為確認，同時向被叫端局發(fā)送IAM消息；被叫端局接收到IAM消息后，同樣返回IAA消息作為確認，同時向被叫終端發(fā)送SETUP消息。被叫用戶使用呼叫處理（CALLPROCEEDING）表示被叫端正在處理來話呼叫，接著傳送提醒（Alerting）消息，表示被叫終端正在提醒被叫用戶有呼入。被叫端局收到被叫用戶的通知消息后，向中間局發(fā)送地址收全消息ACM，中間端局將該消息轉(zhuǎn)發(fā)給主叫端局。被叫用戶最后發(fā)送接受呼叫（Connect）消息，被叫端局發(fā)送ANM消息，將呼叫建立消息傳送給相應(yīng)的節(jié)點。主叫端局接到ACM消息后向主叫用戶回送提醒（Alerting）消息以通知主叫用戶；接到ANM消息后通過連接消息（Connect）通知主叫用戶進入連接階段，主叫用戶返回連接證實（CONNECTACK）消息，進入信息傳送階段，如下圖5、圖6所示：圖5圖63.2.2數(shù)據(jù)傳送階段：鏈路連接建立完成以后，系統(tǒng)向用戶提示連接建立完成，用戶點擊已經(jīng)建立連接的終端，進入數(shù)據(jù)傳輸階段。首先在發(fā)送數(shù)據(jù)的終端演示ATM數(shù)據(jù)從用戶層到ATM適配層再到ATM層，最后封裝成53個比特的ATM信元的過程。ATM交換機根據(jù)ATM信元的信頭所帶的VPI和VCI值，按照路由表轉(zhuǎn)發(fā)信元。這里動態(tài)演示了ATM信元信頭的替換過程。在數(shù)據(jù)接收終端，這里演示了ATM信元經(jīng)過由底層向高層的拆分合并，最后得到用戶數(shù)據(jù)的過程，如下圖7、圖8、圖9所示：圖7圖8圖93.2.3連接拆除階段：通信完畢后，主被叫用戶都可發(fā)送連接拆除請求，我們這里以主叫方發(fā)送釋放請求說明鏈路的拆除過程。首先ATM主叫方發(fā)送釋放消息（RELEASE）消息。主叫端局回送釋放結(jié)束（RELEASECOMPLETE）消息確認網(wǎng)絡(luò)側(cè)完成釋放操作；然后向中間端局發(fā)送釋放消息（REL），請求釋放連接，中間端局接到返回釋放證實（RLC）作為響應(yīng)并將此消息往下傳送，同時拆除請求釋放連接的鏈路。ATM網(wǎng)絡(luò)的拆線過程是在傳送REL消息的同時逐段釋放鏈路。被叫端局接到釋放請求消息（REL）后，向被叫用戶發(fā)送釋放消息（RELEASE），被叫用戶回送釋放完畢消息（RELEASECOMP