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1、第四章ATM网络技术异步转移模式（Asynchronous TransferMode, ATM）已被国际电信联盟电信标准部（ITU-T）于1992年6月定义为未来宽带综合业务数字网（B-ISDN）的传递模式。ATM是以名 叫信元（cell）的固定长度信息块（分组）为信 息传输和交换基本单位的快速分组交换技术。术 语“转移”包括了传输和交换两个方面，所以转移 模式意指信息在网络中传输和交换的方式。“异 步”是指在传输和接续中用户端带宽的分配方式O4.1 ATM网络的基本概念4.2 ATM协议参考模型4.3 ATM的信元传输方式4.4 ATM的交换方式4.5 ATM网络管理4.1 ATM网络的基本
2、概念ATM以信元在网中传送各种信息，每 个信元长度为53字节。ATM与现存的各种传输模式的关系如 下所示：传送模式一标志复用固定长度数据块atmX.25分组 可变长度数据块帧中继074. L1 ATM 信元由于ATM的交换控制是根据信头而进行的，所以ATM信元结构与信头格式的标 准化是极其重要的。ITOT在1.361建议中 有明确的规定，一个ATM信元长53个字 节，前面5个字节称为信头(header),后 面4 8个字节称作信息域(informationfield ),如图4.1所示。85 411GFCVPI2VPIVCI3VCI4VCIPT CLP5HEC6信息域53(a)用户网络接口图
3、4.1 AT以氐娜旳他=点融处结(b)网络一节点接口傅元格式6一般流量控制（GFC）:它由4bit组 成，仅用于用户一网络接口。虚通路标识符（VPI）:该字段在用 户一网络接口由8bit组成，用于路由选 择；而在网络一节点接口由12 bit组成，以增强网络中路由选择功能。虚信道识别符（VCI）:它由16bit组 成，用于ATM虚信道路由选择。信息类型（PT）:该字段的长度为3bito信元丢失优先级（CLP）:该字段由 lbit组成，用于表示信元丢失的等级。信头差错控制（HEC）:该字段长度 为 8bit。目4工2 ATM虚连接ATM信头中的V PI/VCI起标识一个 ATM虚连接。在ATM系统
4、中，虚路径 (Virtual Path, VP)、虚通道(Virtual Channel, VC)和物理信道间的关系如图 4.2所示，它们是一种等级关系。一个物理 信道由多个VP组成，一个VP又由多个VC 组成。物理信道VPVCVP （豆 VCVP图4.2 ATM中物理信道和VP/VC的关系人民邮龟幽版吐廉遴做M攒在一条通信线路上具有相同的VPI的 信元所占有的子信道叫做一个VP链路(VP Link) o一个VPC中传送的具有相同的VCI的 信元所占有的子信道叫做一个VC链路(VC Link)。注意：在组成一个VPC的各个VP链路 上，ATM信元的VPI不必相同。同样，在 组成一个VCC的各个
5、VC链路上，ATM信 元的VCI也不必相同。VP交叉连接设备和VC交叉连接设备 都叫做ATM交叉连接设备，它们的不同仅 在于是处理ATM信元的VPI还是VCI。& 4.1.3 ATM与统计时分复用复用技术是一种能使多个信号利用同 一物理通道进行传输的技术。在传统的以 电路交换为基础的传递模式中，为提高线 路的利用率，常釆用所谓的时分复用 (TDM)技术。收、发双方的同步是通过固定时隙来 实现的，因此，这种时分复用技术又可称 为同步时分复用(Synchronous Time Division Multiplexing, STDM )。与同步时分复用相对应的是异步时分 复用。它是将一条线路按照传输
6、速率所确 定的时间周期划分为帧的形式，而一帧中 又再划分成若干时隙来承载用户数据。4.2 ATM协议参考模型ATM技术标准和规范主要由ITU-T. ANSI和 ATM Forum制定。ATM协议参考模型基于国际电联的标 准产生，如图4.6所示。它由3个面组成， 即控制面（control）、用户面（user）和 管理面 （management）。高层信令A级B级C级 D级/AAL层信令AALAAL1AAL2AAL3 或 AAL5ATM层物理层图4.6 ATM协议参考模型人民邮亀融瞇amATM协议结构基于国际电联的标准产生，如图4.7所示。ATM协议结构分为三 层，即ATM适配层（ALL）、ATM
7、层和 物理层。表41中总结了物理层、ATM层和ATM适配层执行的功能。图4.7 ATM协议结构人民邮電世礬=碱強帥攒ATM层主要执行交换、路由选择和多 路复用功能。ATM网实际是在终端用户间 提供端到端ATM层接续。AAL主要功能是将业务信息适配到ATM信息流。应用特定业务在用户终端由ATM适配层提供。074.2.1物理层物理层主要处理相邻ATM层间ATM 信元的传输。ATM层独立于物理层，它能 够在各种类型物理链路上工作。ATM物理层的功能较一般物理层功能 多。在常规网络中，物理层只是通过物理 媒介传输比特流；但是在ATM网中，物理 层向ATM层传递的是信元，而不是比特流。、传输汇聚子层1.
8、传输帧适配在面向帧的传输系统中，传输汇聚子 层在发送器产生传输帧，并在接收器从比 特流中恢复它。传输帧产生功能就是把帧 相关信息和ATM信元，置于预定义的帧结 构。*2. HEC信元的产生和验证物理层从ATM层传递53字节信元。这 时，除了HEC字节，53字节是完全的。 HEC字节由传输汇聚子层处理，并且在它 传到物理媒介之前就插入信元首标的信头 差错控制域。在接收端，物理层利用接收 的HEC值，进行信元信头完整性差错检验。Q3.信元率解耦一般来说，物理媒介要求连续比特流 传输（拆线信道传输除外）。当收发器要 求物理层连续传递信元流时，就产生这样 的问题：如果没有足够的信元从ATM层传 向物理
9、层时，用什么填满传输管道？为了 保持连续比特流在链路传输，传输汇聚子 层就把空闲信元插入用户信元流，这些空 闲信元在传输汇聚子层被接收器丢弃，因 此它们不会被传到ATM层。Q4.信元定界在一个比特流中界定各个信元的功能 称作信元定界功能。信元定界就是确定信 元的边界（信元的起始和结束位置）。由 于信元间没有使用特别的分割符，ITO-T 1.432建议定义了利用信元首标HEC域，进 行信兀匡界的处理，信元定界方法如图 4.10所示。亠逐比特检查25逐信元检查连续收到n个不正确的HEC搜索态同步态收到正确的HEC收到 不正 确的HEC连续收到m个正确的HEC预同步态逐信元检查图410信元定界方法图
10、中定义了3种不同的状态：搜索态、 预同步态和同步态。分组交换系统中的HDLC帧定位功能 是依靠特定的帧头和帧尾码来实现的。为 了保证数据的透明传输，在帧中使用了“比 特填充”方法，即在每5个连1后面插入一个 Oo理二、物理媒介相关子层两个子层要交换数据，它们必须互相 同步。物理媒介相关子层的传输和检测功 能实际就是在导线和光缆上传递和识别电 信号和光信号。使用前一种方法，一组4bit信息被编码成5bit码组传输；而用后一种技术，8bit信息被编码成lObit码组。 _-e接收信号检测比特边界要求：传递到物理媒介相关子层的码型是二进制代码，如果没有足够的代码转换，则难于检测比 特边界。显然代码0
11、和1间的转换不是用户数据可控制的。4位码可编码16个取值。如果以5位码传输，则可编码32个取值。如果从中选取16个值，就有充足的代码转换，从而使接收电路时钟同步比较容易o额外值要求：额外的代码值可用于传 输链路两端控制信息的传递。目422 ATM层ATM层在同一 ATM层单元间传递信 元。它利用物理层业务在ATM层用户间顺 序传送信元，在始发端，它从ATM适配层 接收48字节信元信息，再加4字节首标 （HEC字节除外）组成ATM信元，然后将 它传送到物理层进行HEC处理和传输。、信元结构和编码R1一般流量控制一般流量控制（GFC）用于控制终端 到网络的业务流量。由于在用户网络接口 定义了两套进
12、程，即控制的和非控制的， 因此也就有两级接续，即受控接续和非控 接续。Q2.接续识别符ATM是面向接续的技术，它要求端到 端接续在业务量开始流通前就建立。ATM 接续既可以利用管理功能预建立，也可以 使用信令根据需要动态建立。ATM信元首标包含28bit路由选择 域，它由两个识别符构成，即虚通路标识 符(VPI)和虚信道标识符(VCI)-Q 3信息类型指示符(PTI)信息类型指示符域3比特长。比特3是 最左位也是最高有效位，它用于规定信元 是携带用户数据还是携带操作、管理和维 护(OAM)数据。当该比特等于零时，比 特2用于指示信元是否通过拥塞交换。比特 1用于区分最后用户信元。Q4.信元丢失优先级比特(CLP)ATM信元首标的信元丢失优先级域，用于 表示信元丢失优先等级。由于接续的统计 多路复用性，ATM网不可避免要有一些信 兀丢失。Q5.首标差错控制(HEC)首标差错控制域主要有两个功能： 检测信元首标的比特差错，丢弃首标差错 彳言元；信元楚界。理二、虚通路识别符和虚信道识别 符预留置目423 ATM适配层不同业务具有不同的特性，并且对应 用功能的要求也不同，如数据话务不要求 业务时钟频率
