異步傳輸模式第一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.1ATM的用途

ATM的用途是提供高速、低延遲、多路復(fù)用和交換網(wǎng)絡(luò),以支持各種類型的用戶業(yè)務(wù),如語音、數(shù)據(jù)和視頻應(yīng)用.ATM將用戶業(yè)務(wù)分成定長(zhǎng)的單元,大小為53字節(jié),其中5個(gè)字節(jié)為頭部.每個(gè)信元用頭部的虛電路標(biāo)識(shí)符來區(qū)別.ATM提供有限的糾/檢錯(cuò)工作,以面向連接方式工作.ATM的流量控制和擁塞控制和低速網(wǎng)絡(luò)有較大的不同.ATM網(wǎng)絡(luò)不但對(duì)現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)兼容,也能適應(yīng)未來新業(yè)務(wù)的要求.ATM網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)B-ISDN的一種選擇.

第二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.2相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)

ATM的標(biāo)準(zhǔn)大部分有ITU-T、ANSIATM和FORUM頒布,表7.1.

第三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.3一種ATM拓?fù)?/p>

ATM是B-ISDN的一部分,它的設(shè)計(jì)是用來支持公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò),相應(yīng)有兩種形式的用戶到網(wǎng)絡(luò)接口(UNI).

第四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二圖7.2中給出了一個(gè)可能的拓?fù)?

第五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.4VPI和VCI標(biāo)號(hào)

VCI虛信道標(biāo)識(shí)符VPI虛路徑標(biāo)識(shí)符ATM網(wǎng)絡(luò)用面向連接的方式工作,用VPI+VCI來標(biāo)識(shí)虛電路,以提供PVC和SVC的服務(wù).與VPI+VCI類似的有:幀中繼中的DLCI和X.25中的LGN+LCN等.第六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.5ATM的層

圖7.3表示了ATM的層.ATM適配層AAL的目的是匹配不同類型的業(yè)務(wù)到ATM層.第七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二圖7.4是兩個(gè)對(duì)等實(shí)體的層配合.網(wǎng)絡(luò)中不涉及到用戶AAL操作,用戶AAL操作在網(wǎng)絡(luò)的邊界發(fā)生,由接入的ATM交換機(jī)完成.在網(wǎng)絡(luò)中,對(duì)于非用戶業(yè)務(wù),如信令消息和網(wǎng)絡(luò)管理消息,AAL被用來接收信元并重裝這些消息,以使交換機(jī)知道對(duì)這些消息作和處理.第八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二B-ISDN參考模型基于OSI和ISDN標(biāo)準(zhǔn),圖7.5.第九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二圖7.6是圖7.5另外一種描述.控制平面含有Q.2931協(xié)議,用于在ATM網(wǎng)絡(luò)中建立連接.Q.2931下面是SAAL,SAAL有三個(gè)子層構(gòu)成,AAL5、SSCOP和SSCF.用戶平面包含和應(yīng)用特定協(xié)議,如語音、視頻和數(shù)據(jù)等.管理平面提供管理服務(wù).第十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.6ATM協(xié)議數(shù)據(jù)單元(信元)

ATM信元在UNI和NNI略有不同,圖7.7.其中的類型標(biāo)識(shí)符PT在ATM論壇中得到了比較大的擴(kuò)展,可用于擁塞通知操作,類似幀中繼中的擁塞告知位(FECN和BECN).

第十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.7ATM操作詳述

7.7.1物理層接口

標(biāo)準(zhǔn)化組織為ATM在以下媒體上制定了規(guī)范：

(a)SONET/SDH;(b)44.736Mbit/s載波;(c)100Mbit/sFDDI系統(tǒng);(d)銅纜等.第十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二為了使ATM在DS3載波系統(tǒng)上運(yùn)行,ATM論壇制定了物理層會(huì)聚協(xié)議(PLCP),圖7.8.每幀由12行ATM信元組成,每行有4個(gè)字節(jié)的開銷.開銷用于組幀、差錯(cuò)檢驗(yàn)、比特填充、告警條件、路徑開銷標(biāo)志以及保留字節(jié).第十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二ATM論壇規(guī)定了100Mbit/s多模光纖系統(tǒng)接口.在FDDI中,助記符JK表示線路空閑,TT用來表示信元開始,QQ用于對(duì)信元信號(hào)丟失進(jìn)行編碼.同時(shí)這些操作不使用MAC層,直接使用FDDI的物理層.第十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.7.2銅纜上的ATM

ATM論壇制定了在3類非屏蔽雙絞線上運(yùn)行的ATM規(guī)范,其速率為(a)51.84Mbit/s,(b)25.92Mbit/s,(c)12.96Mbit/s.表7.3總結(jié)了針對(duì)第3類和第5類電纜的允許速率和傳輸距離.

第十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

7.7.3

信元大小的基本原理

信元長(zhǎng)度有以下特點(diǎn)：(a)適合于語音網(wǎng)絡(luò),(b)有助于前向糾錯(cuò)操作,(c)使在出錯(cuò)情況下必須傳輸?shù)谋忍財(cái)?shù)減到最小,(d)與現(xiàn)在的載波傳輸設(shè)備協(xié)同運(yùn)行.小信元避免了處理長(zhǎng)PDU使固有的延遲.信元長(zhǎng)度的選取應(yīng)考慮：(a)與現(xiàn)有設(shè)備配合,(b)提供可接受的傳輸效率,(c)不至于過于復(fù)雜而難以實(shí)施.第十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.7.4

網(wǎng)絡(luò)透明操作

本節(jié)討論ATM信元及其與出錯(cuò)、延遲、信元大小的關(guān)系.對(duì)于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)單元(SDU),要考慮三個(gè)重要概念.語義透明:不出錯(cuò)地把用戶SDU從信源傳送到目的地;SDU大小透明:適應(yīng)用戶的變長(zhǎng)SDU;時(shí)間透明:

在信源和目的地之間以固定的延遲傳送用戶SDU.

第十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二出錯(cuò)和出錯(cuò)率

誤碼的概率特性是非常重要的,光纖的誤碼特性見圖7.9.由于光纖很少出錯(cuò),ATM不進(jìn)行復(fù)雜的重發(fā),它可以糾正出錯(cuò)單比特的信元頭部而丟棄那些出現(xiàn)多比特差錯(cuò)的頭部.第十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二差錯(cuò)糾正和檢測(cè)

ATM的HEC操作用于保護(hù)信元的頭部.它可以糾單比特錯(cuò)并檢測(cè)多比特差錯(cuò).圖7.10表示了糾/檢錯(cuò)的邏輯.

ATM的HEC是非常精致的設(shè)計(jì),還可以用于信元的同步.第十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二可變和固定大小的負(fù)載

SDU采用定長(zhǎng)或變長(zhǎng)取決于(a)傳輸效率,(b)交換速度和網(wǎng)絡(luò)延遲.

經(jīng)過仔細(xì)考慮,在1989年日內(nèi)瓦大會(huì)時(shí)ITU-T決定將信元大小定為48字節(jié).第二十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二下面考慮傳輸延遲,圖7.11.某些用戶通信之間需要可預(yù)測(cè)和固定的時(shí)延,它們有AAL層來負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn).下面通過一個(gè)示例來說明各部分時(shí)延的相對(duì)關(guān)系,圖7.11.C/S12000μs(信源和信宿各一半);PD2000μs(信源和信宿之間的距離500公里);SD72μs(三個(gè)交換機(jī));QD225μs(三個(gè)交換機(jī)).合計(jì)為14.297ms,符合ITU-T對(duì)語音業(yè)務(wù)的要求.第二十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

同時(shí)應(yīng)該看到,打包和傳播時(shí)延為主要部分.上面的示例為一個(gè)純ATM網(wǎng)絡(luò),也可能經(jīng)過幾次轉(zhuǎn)接,時(shí)延估計(jì)會(huì)復(fù)雜一些.第二十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.7.5ATM標(biāo)號(hào)

在ATM網(wǎng)絡(luò)中,將不同的虛電路復(fù)用在一條物理電路中.根據(jù)Q.2931可以為用戶提供預(yù)先建立的PVC或按需連接的SVC.同時(shí)可能要考慮建立點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的連接.第二十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.7.6

多路復(fù)用VCI和VPI

圖7.13中表示了VPI和VCI的相對(duì)概念.第二十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.7.7ATM按需連接

SVC需要一個(gè)連接建立和拆除的過程.ATM的連接控制規(guī)程被稱為Q.2931.在UNI處,需要支持的功能見表7.3.表7.4中是一些連接控制消息.第二十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二需要指明,X類規(guī)程是一個(gè)用戶自己定義的服務(wù)質(zhì)量(QOS)操作.QOS不能在用戶之間協(xié)商.第二十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二下面簡(jiǎn)單討論建立(SETUP)消息,這個(gè)消息中包含了建立連接所必須的參數(shù).ATM的AAL參數(shù)業(yè)務(wù)類型;業(yè)務(wù)子類型;AAL3/4的最大SDU長(zhǎng)度;CBR速率;AAL1的時(shí)鐘恢復(fù)類型;AAL5中的模式(消息模式或流模式);AAL1的糾錯(cuò)方法.第二十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

7.7.8

ATM交換

ATM交換的難點(diǎn)在于綜合交換,必須使排隊(duì)和交換延遲最小化.ATM交換所面臨的業(yè)務(wù)流的特征是不確定的,ATM交換的實(shí)現(xiàn)可以由不同的交換結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn).第二十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二圖7.14中表明了VPI和VCI交換機(jī)的不同.第二十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二在圖7.15中繼續(xù)說明了這種情況.第三十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二圖7.16說明了ATM交換機(jī)是如何運(yùn)行的.第三十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

在交換結(jié)構(gòu)中,Banyan網(wǎng)絡(luò)是經(jīng)常用到的結(jié)構(gòu).這種網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)在于唯一和自選路由,并且可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)或點(diǎn)到多點(diǎn)的連接.經(jīng)過一些處理后,可以解決交換網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部沖突,出線沖突和入線沖突.現(xiàn)代交換機(jī)的信元丟失率可達(dá).第三十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二第三十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

在圖7.19中是地址解析示例,表明如何自選路由.第三十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

圖7.20表明為了解決三種沖突,可以有不同的排隊(duì)模式.第三十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

在圖7.21中為一臺(tái)并行交換模型,能十分有效解決各種沖突和提高吞吐率.

第三十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.7.9業(yè)務(wù)種類

AAL的設(shè)計(jì)是支持不同類型的業(yè)務(wù)和應(yīng)用,表7.5對(duì)業(yè)務(wù)類型進(jìn)行了總結(jié).相應(yīng)有A,B,C,D四類業(yè)務(wù),X類業(yè)務(wù)的QOS和計(jì)時(shí)要求由用戶自己定義.在下面要討論的不同AAL將配合不同的業(yè)務(wù),不過現(xiàn)在這些分類有了不小的變化.第三十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.7.10

AAL類型

AAL1

目標(biāo)支持CBR的應(yīng)用,并且要完成:(a)對(duì)用戶信息的分段和重裝,(b)處理可變信元延遲,(c)檢測(cè)失序和丟失的信元,(d)在接收端恢復(fù)源時(shí)鐘的頻率,圖7.22.第三十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二AAL2AAL3/4

這是一個(gè)合并的類型.圖7.23表示了AAL3/4的PDU.第三十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二AAL3/4的各層功能類似MAN和SMDS的相應(yīng)部分,圖7.24第四十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二

AAL3/4由CS和SAR組成,CS主要負(fù)責(zé)檢錯(cuò),SAR負(fù)責(zé)分段和重裝.AAL3/4可以接收和處理達(dá)到65536字節(jié)的用戶PDU,支持兩種類型的數(shù)據(jù)傳輸:(a)報(bào)文模式業(yè)務(wù),(b)流模式業(yè)務(wù).第四十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二AAL5

AAL5的設(shè)計(jì)目的是為了ATM與幀中繼的互通.后來被用來支持所有的高速數(shù)據(jù)應(yīng)用,相對(duì)于AAL3/4減少了開銷.圖7.25為AAL5的PDU格式.第四十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二在ATM與幀中繼互連中,應(yīng)考慮:保證幀中繼QOS的端到端完整性;幀中繼用戶意識(shí)不到ATM操作;幀中繼DLCI必須映射為ATM的VPI/VCI,反之亦然;幀中繼的DE位必須映射為ATM的CLP位;保證QOS的端到端完整性;保證幀的順序從端到端不變;保證擁塞和流量控制從端到端的一致性;第四十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.7.11

ATM網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)管理

一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的ATM網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能公平地管理業(yè)務(wù),并能為不同種類的應(yīng)用(如語音、視頻、數(shù)據(jù))有效地分配容量.ATM網(wǎng)絡(luò)必須根據(jù)網(wǎng)絡(luò)用戶要求的服務(wù)水平(QOS)提供高性能價(jià)格比的服務(wù),并能夠支持各種應(yīng)用對(duì)延遲的不同要求.ATM網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能適應(yīng)一些不可預(yù)見的情況.第四十四頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二網(wǎng)絡(luò)應(yīng)能夠監(jiān)視用戶業(yè)務(wù),用戶和網(wǎng)絡(luò)必須共同承擔(dān)QOS操作.為了能夠說明業(yè)務(wù)多樣性,表7.6給出了可變比特率的一些特征.第四十五頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二自然比特率

圖7.26給予了一定的描述.第四十六頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二ITU-T建議I.35B定義了許多基于ATM網(wǎng)絡(luò)的性能參數(shù),圖7.27對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行了總結(jié),它們是:(a)成功傳輸?shù)男旁?(b)丟失的信元,(c)插入的信元,(d)嚴(yán)重?fù)p壞的信元.第四十七頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二在圖7.28中,假定用戶和ATM網(wǎng)絡(luò)之間達(dá)成了一個(gè)服務(wù)合同,其中規(guī)定一些QOS參數(shù).ATM網(wǎng)絡(luò)服務(wù)供應(yīng)商可以在出現(xiàn)擁塞時(shí)確定如何處理業(yè)務(wù).第四十八頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二傳輸監(jiān)視機(jī)(TMM)圖7.29給出了另外一種業(yè)務(wù)監(jiān)督和管理策略.

第四十九頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.7.12ATM論壇和ITU-T業(yè)務(wù)控制和擁塞控制

ATM論壇和ITU-T對(duì)UNI處的CBR、VBR業(yè)務(wù)定義了監(jiān)視業(yè)務(wù)的算法.使用的參數(shù)為:(a)CBR連接的PCR,(b)VBR連接的PCR,SCR和最大的突發(fā)長(zhǎng)度(MBS).另一個(gè)參數(shù)是突發(fā)容限(BT),它限制了在把業(yè)務(wù)標(biāo)記為過多業(yè)務(wù)之前能以高于SCR的速率傳輸?shù)臉I(yè)務(wù)量.第五十頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二通用信元速率算法(GCRA)用于監(jiān)視用戶業(yè)務(wù).在圖7.30中給出了描述.關(guān)于帶寬分配和管理的方案遠(yuǎn)沒有得到解決,事實(shí)上這是ATM最困難之處.第五十一頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.8ATMB-ISDN交換運(yùn)營商

接口(B-ICI)

ATM網(wǎng)絡(luò)互通規(guī)范由ITU-T在G.708推薦標(biāo)準(zhǔn)中以網(wǎng)絡(luò)接點(diǎn)接口(NNI)的方式頒布,而由ATM論壇頒布的相應(yīng)部分則被稱作寬帶交換運(yùn)營商接口(B-ICI)1.0版.這兩種規(guī)范的主要差別在物理層:NNI規(guī)定采用SDH,而B-ICI規(guī)定采用SONET或DS3.第五十二頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二圖7.31給出了B-ICI和其他接口和協(xié)議之間的關(guān)系.ATMB-ICI的功能強(qiáng)大,是一個(gè)可以發(fā)送和接收來自不同系統(tǒng)的業(yè)務(wù)的互通單元.第五十三頁，共六十頁，編輯于2023年，星期二7.8.1B-ICI的物理層要求B-ICI的物理層要求與ATMNNI一致.7.8.2B-ICI的業(yè)務(wù)管理B-ICI在網(wǎng)絡(luò)之間規(guī)定業(yè)務(wù)合同,對(duì)于每個(gè)方向業(yè)務(wù)合同包括如下幾個(gè)參數(shù)(a)連接業(yè)務(wù)描述符,(b)請(qǐng)求的QOS種類,(c)對(duì)所屬的ATM連接的定義.這些參數(shù)包括:峰值信元速率、持續(xù)信元速率