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第五章 ATM网络技术（讲师用PPT）中国网通（集团）有限公司2006年11月1日中国网通运维人员岗位培训丛书数据专业内部资料注意保密目标 掌握ATM网络的基本概念 掌握ATM网络VP与VC的概念 熟悉ATM网络参考模型 掌握ATM各层协议的原理和功能 掌握ATM网络信令原理 掌握ATM网络流量管理原理 熟悉ATM网络管理技术 了解ATM网络与其它网络的互联技术 熟悉ATM网络的组织结构5.1ATM网络基本原理 目录5.2ATM协议参考模型5.3物理层5.4ATM层协议5.5ATM适配层协议5.65.75.85.95.10ATM信令ATM流量管理ATM网络管理ATM网络与其它网络互连技术ATM网络组织5.1 ATM网络基本原理 5.1.2 虚通道和虚信道虚通道和虚信道：在ATM网络中定义了两种逻辑通道，即虚通道（VP）和虚信道（VC）图5.3 ATM概念的交通运输比拟举例 5.1 ATM网络基本原理虚信道连接（VCC）：VCC是ATM网络中的两个用户之间建立的端到端虚电路连接相邻VC交换节点之间的虚信道称为虚信道链路，而VCC就是由若干端虚信道链路串接而成的 虚通道连接（VPC）：和VCC一样，连接相邻VP交换节点之间的虚信道称为虚信道链路，而VPC就是由若干端虚信道链路串接而成的 。

图5.6 ATM网络中的VPC和VCC5.1 ATM网络基本原理在灵活性方面，ATM采用统计型的时分复用方式，也就是按需动态分配带宽 5.1.3 ATM特点取消了每条链路上的差错保护和流量控制 ATM技术认为物理传输媒质是可靠的，端到端的差错控制即可满足大部分业务的要求因此在ATM网络的各级链路上仅对信元头进行差错控制 采用面向连接的方式 在信息由终端传送到网络之前，网络先为其逻辑虚连接的建立预留必要的资源当用户提出的呼叫请求被网络接纳后，网络即为该呼叫建立一条虚连接当信息传输完毕，网络释放资源 这样的方式允许网络在各种情况下保证最小的信元丢失率 减少了信头的功能 为了确保网络中的高速处理能力，ATM信头的功能大大减少，主要起标识符的作用，ATM硬件实现得到简化，处理速度大大提高 采用短小的净荷长度 短小的净荷长度可以减小组装、拆卸信元以及信元在网络中排队等待所引入的时延，提高传输速率，减少时延抖动 ，更适合于对时延变化有苛刻要求的业务 5.1ATM网络基本原理 目录5.2ATM协议参考模型5.3物理层5.4ATM层协议5.5ATM适配层协议5.65.75.85.95.10ATM信令ATM流量管理ATM网络管理ATM网络与其它网络互连技术ATM网络组织5.2 ATM协议参考模型标准化组织：标准化组织：有关ATM和B-ISDN的标准化组织大致可分为两类：正式标准化组织和企业论坛。

企业论坛主要有4个： （1）ATM论坛 （2）Internet工程任务规划局(IETF) （3）帧中继论坛 （4）SMDS利益集团5.2.1 ATM协议标准 正式国际标准化组织有： （1）国际电信联盟的电信标准分部(简称ITU-T) （2）美国国家标准局(ANSI) （3）欧洲电信标准局(ETSI)5.2 ATM协议参考模型用户面（User Plane），提供用户信息的传送，而且包括所有相关的机制，如流量控制和差错恢复等采用分层控制结构控制面（Control Plane），提供呼叫和连接的控制功能，主要涉及的是各种信令功能完成呼叫或连接的建立、监控和释放采用分层结构 管理面（Management Plane），提供面管理和层管理功能5.2.2 ATM协议模型ATM协议模型包括3个面和4层功能，如图所示，其中3个面分别是：4个功能层分别是：物理层，完成传输信息（比特/信元）功能ATM层，负责交换、路由选择和信元复用ATM适配层（AAL），负责将各种业务的信息适配成ATM信元流高层，根据不同的业务特点完成高层功能 5.2 ATM协议参考模型B-ISDN层次和子层与OSI层次关系 5.2 ATM协议参考模型ATM信元种类 空闲信元(Idle Cell)：用于适配传输速率和信元速率之间的差别。

有效信元(Valid Cell)：信元头部经过HEC检验纠错保证正确的信元 无效信元(Invalid Cell)：信元头部发生错误且无法通过HEC改正的信元 分配信元(Assigened Cell)：通过ATM层向上层提供服务的信元 未分配信元(Unassigened Cell)：没有承载用户信息的ATM信元 5.1ATM网络基本原理 目录5.2ATM协议参考模型5.3物理层5.4ATM层协议5.5ATM适配层协议5.65.75.85.95.10ATM信令ATM流量管理ATM网络管理ATM网络与其它网络互连技术ATM网络组织5.3 物理层物理层为ATM层提供以下两种功能：一种是传送有效信元，另一种是传送定时信息，以实现较高层的服务物理层分为两个子层，如图5.3 物理层物理介质子层简称为PM子层，负责在物理媒体上正确传输和接收比特，主要包括：l 比特传送l 比特定位l 线路编码l 光电转换物理层常用接口的标准：l ANSI标准T1.624定义的SONET接口l ITU-T建议书I.432定义的SDH接口l ITU-T定义的PDH接口，速率为2.048Mbit/s的E15.3.1 物理介质子层传输汇聚子层简称为TC子层，主要功能有：l 传输帧适配：产生适合在物理介质传输的信息流l HEC控制l 信元定界l 信元速率耦合l 扰码等5.3 物理层5.3.2 传输汇聚子层 5.3 物理层传输帧的产生和适配有两种方法： 基于信元的传输 基于SDH的传输 图5.11 基于信元接口的帧结构5.3 物理层基于SDH的传输：图5.12 155.520Mbit/s SDH 接口的帧结构 5.3 物理层信元率耦合：即速度匹配功能 具有同步时隙的物理介质需要该功能。

为了使信元流适应于传输比特率，需要在发送端插入空闲信元，并在接收端剔除空闲信元此过程称为信元率耦合信元差错控制（HEC）：图5.14 HEC接收端行为 5.3 物理层信元定界：从PM子层的比特流或字节流中识别出正确信元的过程称为信元定界信元定界利用HEC和信头的前4个字节的相关性来实现图5.15 信元定界状态图 5.3 物理层扰码 ：扰码格式：对基于SDH方式的物理层，采用（X43+1）的自同步扰码SSS对基于信元方式的物理层，采用分散抽样扰码DSS，它通过将一个伪随机序列PRBS（X31+X28+1）模2加到信元上来实现采用扰码的原因：避免信头中出现误码，加强信元定界的可靠性和安全性；扰码的作用：使信元负载字段中的数据随机化5.1ATM网络基本原理 目录5.2ATM协议参考模型5.3物理层5.4ATM层协议5.5ATM适配层协议5.65.75.85.95.10ATM信令ATM流量管理ATM网络管理ATM网络与其它网络互连技术ATM网络组织5.4 ATM层协议 信元是ATM的基本数据单位，共53个字节（前5个字节的信元头后48个字节的净荷），其格式如下：5.4.1 ATM信元图5.16 ATM信元格式 5.4 ATM层协议ATM层功能： 构造信元；信元接收和信头有效性检测；利用VPI/VCI进行信元中继、前向传递和复制；利用VPI/VCI进行信元复用和分用；区分信元净荷类型；解释已定义的和预保留的信头值；信元优先级处理；支持多类业务质量（QOS）；用法参数控制（UPC）；简明前向拥塞指示（EFCI）；一般流量控制（GFC）；连接分配和取消。

5.4 ATM层协议 UNI上预先分配的信头值：类 型字节1字节2字节3字节4字节5为物理层使用保留pppp000000000000000000000000ppp1HEC有效码未分配的信元gggg000000000000000000000000 xxx0HEC有效码元信令ggggyyyyyyyy00000000000000010a00HEC有效码一般广播信令ggggyyyyyyyy00000000000000100aa0HEC有效码点对点信令ggggyyyyyyyy00000000000001010aa0HEC有效码F4段OAM流ggggzzzzzzzz00000000000000110a0aHEC有效码F4端到端OAM流ggggzzzzzzzz00000000000001000a0aHEC有效码资源管理ggggzzzzzzzzvvvvvvvvvvvvvvvv110aHEC有效码为未来功能保留ggggzzzzzzzzvvvvvvvvvvvvvvvv111aHEC有效码5.4 ATM层协议预分配的VPI和VCI ：特 定 用 法VPI（16进制）VCI（16进制）未赋值信元0000 00元信令XX00 01通用广播信令XX00 02 Q.2931（点对点）呼叫控制规程XX00 05本地管理接口ILMI协议0001 005.4 ATM层协议负载类型指示符 （PTI）：PTI 含 义000用户数据信元，没有经历拥塞，ATM层用户到ATM层用户指示0001用户数据信元，没有经历拥塞，ATM层用户到ATM层用户指示1010用户数据信元，经历拥塞，ATM层用户到ATM层用户指示0011用户数据信元，经历拥塞，ATM层用户到ATM层用户指示1100OAM F5段相关信元101OAM F5端到端相关信元110资源管理信元111为未来功能而保留5.1ATM网络基本原理 目录5.2ATM协议参考模型5.3物理层5.4ATM层协议5.5ATM适配层协议5.65.75.85.95.10ATM信令ATM流量管理ATM网络管理ATM网络与其它网络互连技术ATM网络组织5.5 ATM适配层协议5.5.1 协议模型 5.5 ATM适配层协议拆装子层SAR ：汇聚子层CS ： 信息格式装拆 ATM信元负载编号 ATM负载字节填充和去除 组成： 公共部分汇聚子层CPCS 业务特定汇聚子层SSCS 功能：对高层应用的数据进行检错纠错处理，对于实时业务必须考虑收发业务时钟的同步。

5.5 ATM适配层协议业务类型 ：业务类别属性A类B类C类D类发端和收端之间的定时关系要求不要求比特率恒定可变连接方式面向连接非连接AAL(s)AAL1AAL2AAL3/4或AAL5业务类型CBRrt-VBRnrt-VBRUBR举例电路仿真分组视频、音频帧中继 X.25IP5.5 ATM适配层协议1. 恒定比特率实时业务适配AAL1 应具备的功能 ：传送和递交恒定比特率的业务数据单元 信源和信宿之间必须传递定时信息 能够在信源和信宿之间传送用户数据中包含的特定结构信息 数据单元结构： 5.5 ATM适配层协议时钟信息传送方法 ：（1）同步残留时间标志SRTS法 ：图5.19 SRTS接收端工作过程5.5 ATM适配层协议（2）自适应时钟法 ：图5.20 自适应时钟法接收端工作过程5.5 ATM适配层协议结构信息传送SDT ：非P格式：P格式 ：图5.21 结构信息传送 5.5 ATM适配层协议前向纠错编码FEC ：采用Reed-Solomen编码 图5.22 AAL1中RS码5.5 ATM适配层协议2.可变比特率实时业务适配AAL2 应具备的功能 ：分层结构： 信源和信宿存在定时关系，为了降低信息传输的延时抖动，需要在信元负载区尚未填充满就将未满信元送出必须采取面向连接的方式传送数据允许在同一虚信道连接VCC复用多个连接过程5.5 ATM适配层协议AAL2连接复用5.5 ATM适配层协议数据格式：5.5 ATM适配层协议CPS-分组数据格式：CPS-PDU数据格式：5.5 ATM适配层协议AAL2复用和解复用实例5.5 ATM适配层协议两种业务传送工作模式 ：3.数据业务传送适配协议AAL3/4消息（Messsage）工作模式5.5 ATM适配层协议流（Stream）工作模式 5.5 ATM适配层协议业务传送模式有两种同等层的操作过程：确保操作（Assured Operation）：。