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1、2012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理第七章 ATM及MPLS交换技术（二）ATM交换结构，ATM网络的信令12012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理5.3.2 ATM交换结构ATM交换机构（Fabric）研究的问题：构成交换网络的交换单元之间信元传送结构及选路方法 。 目的：设法降低资源竞争，减少内部阻塞。 ATM交换机的分类： * 按交换网络结构分：时分交换和空分交换。 * 按路由方式分：自选路由和存储表选路方式。 时分交换模式包括共享总线、共享环和共享存储器结 构。空分交换模式包括全互连
2、网络和多级互连网络。22012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理1. 共享存储器型交换结构1N1N图7.13 共享存储交换复用分路22共享缓存内存 RAM内存控制器32012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 交换过程:输入时各个输入端口的信元流复接成一条高速信元流。 写入到RAM中，每个输出端口对应一个队列，输入信元写入 RAM时，是根据信元中的VPI/VCI决定写入到哪个队列中。 从RAM中读出，输出时，轮流从各个队列中读取一个信元 输出信元流分接后到达各输出端口第一步完成空间位置到 时间位置的
3、转换，第二，三步通过写入RAM，缓存，读出 RAM完成时间位置交换，第四步完成时间位置到空间位置 转换。统计时分复用信号没有明确的时隙交换，按照先来先到 复用到信道上。这种交换结构要求，处理时间短(由 VPI/VCI决定写入哪个队列，RAM读写时间短)42012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理1、存储器为通用器件，代价低。 2、属于无阻塞结构，信元丢失只发生在队 列溢出时。 3、存储控制较复杂。特点 ：52012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理2. 共享媒体型交换结构各输入口信元串/并转换后被
4、同步分时复接到一组高速媒 体上，如时分复用总线等。 每个输出口也与高速媒体相连 ，利用地址过滤器(AF)将发往 本端口的信元接收下来。 写入速率是 输入端口速 率的N倍。为什么 ？输出队列的写入速度要快，一个 信元周期内应允许N个信元写入 输出队列。读出控制采用先进先出， 这样使出线 上信元的顺序不乱。 62012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理1、结构简单，但吞吐量有限。时分总线传送速率是端 口速率的N倍，总线速率受限于总线的电气特性，上限10G左右。 2、易于实现广播和点到多点通信。 3、适于各接口模块流量不均的情况，易于实现不同的服务等级
5、和优先控制。 4、无阻塞结构，信元丢失只限溢出，总线或环的错误 会影响到所有虚电路连接。 特点：72012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理3.空分交换结构 -接线器方式利用触点开关或电子开关 构成矩阵，控制开关通断 来实现任一路入线和出线 之间的信元转移通路。 82012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 两种路由选择方式：自选路由和存储表选择路由 -自选路由通过给信元加一些寻路标识来快速选择路由；不支持同播功能； -存储表选择路由有大量存储器存储路由表，能够支持同播功能。1、无阻塞结构，信元丢失
6、只限于队列溢出。 2、易于扩展 3、连线数量多，容量受限。特点：92012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 -多级互连网络方式102012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理1、Log2N(N为交换网络的容量)级组成； 2、每一条入线到每一条出线都有且仅有一条路径； 3、利用选路地址在交换网络内自由选路； 4、网络有效扩大； 5、规则性和互连模式便于VLSI芯片设计。6、有阻塞排队特点：112012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 7.3.3 ATM
7、排队方式ATM系统，无论采用哪种信元交换机构，由 于 输出信元都是以统计复用形式竞争虚连接的输出 信道资源，因此必须设置排队机制来解决资源竞 争问题。在排队中，队列溢出会引起信元丢失，不同 排 队策略会有不同的交换时延和时延抖动，将直接 影响ATM交换机性能。 122012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理5.3.3 ATM排队方式在交换机构内部设置缓存器队列，效 率很高，但对存储器速率要求也很高 ，且存储器管理复杂。在输出模块设置缓存器队列，效率较 高，同样对存储器速率也有较高要求 。在输入模块设置缓存器队列，实现简 单，会有信元延迟，交换机负
8、荷能力 较低。综合改进结构，附加独立的环回队列缓存 区，输出冲突的信元环回等下一信元周期 再输出，吞吐率高，较低丢失率，但延时 较大，引起信元失序，结构复杂。132012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 7.4 ATM网络的信令 注：7.4 部分自学 * ATM网络按面向连接模式工作，需要通过信令建立和 拆除连接，CAC负责连接管理。 * 连接管理由UNI信令(ATM网络接入信令）和NNI信令 (ATM网络局间信令）完成，信令消息通过SAAL层适配 成ATM信元后进行交换和传输。 * UNI信令参考Q.2931设计，完成连接建立、维持和释 放；
9、协商用户参数，分配网络资源。 * NNI信令协议规范网间消息传递和B-ISUP协议，B- ISUP包括基本呼叫、单连接控制、附加业务、网络接 口协议和应用处理等部分。142012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 7.4.1 ATM网络信令体系结构152012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 7.4.2 信令AALATM论坛 UNI3.0,3.1,4.0Q.2931B-ISUPPNNI信令路由选择业务特定面向连接协议(SSCOP)AAL5ATM层物理层UNI规范NNI规范B-ICISSCF UNI
10、SSCF NNISAAL图7.22 UNI与NNI处的信令协议模型SSCF是高层信令与SSCOP之间服务 原语的映射，提供连接控制中的特 殊需求、数据定时、多次连接等， 增强SSCOP功能。信令AAL(SAAL)层，将信令协议的 消息适配成ATM信元。 SSCOP提供传送信令消息所需的差 错控制和流控等功能。162012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 7.4.3 ATM寻址* ATM网络地址是根据OSI网络业务接入点(NSAP) 模型建立的，在ISO 8348和ITU-T 的X.213附录 A中对其进行了定义。 * 连接在B-ISDN外围的电
11、信网络设备是基于 E.164建立的(电话网号码)，因此必须进行相关 映射。 * 地址格式：172012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 7.4.4 UNI信令 * UNI信令，是ATM终端向交换机请求建立与其 他终端建立SVC(交换虚电路连接)的方法。 * UNI信令消息不承载任何数据，只承载有关连 接的信息，如目的ATM地址、业务流描述及QoS参数等。 * UNI信令支持建立点到点和点到多点的SVC， 点到点SVC可以是双向的，而点到多点的SVC则 是从发者流向收者的单向虚通路。182012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠
12、王琳珠现代交换原理现代交换原理 7.4.4 UNI信令 * 点到多点连接定义：一个附属于终节点的相关 VC和VP链路的会聚。当一ATM链路被指定为根链 路，当这个根收到信息时便把信息拷贝发送到 该树的全部叶节点，且叶节点间通信必须通过根节点。 * ATM UNI支持对称连接和不对称连接。在虚连 接的每个方向上，带宽被独立地指定。192012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 7.4.4 UNI信令 * UNI信令提供寻址格式规约，依据OSI网络业务接入 点(NSAP)地址模式组织建立连接，ISO 10589中规定 了登记过程的格式，使不同厂商系统
13、间易于互通。 * ATM请求式连接容许用户通过UNI交换地址信息以及 其它监控信息，支持识别端到端能力参数。就是说 ，能识别ATM PDU内部使用什么协议，从而使两个端 用户可运行不同类型的协议系列。 202012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理1、地址登记212012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 2、连接控制消息222012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 3、连接建立和清除ATM 网络用户用户SETUPSETU PC ALL PR OCC
14、A LL P ROCC ONN ECTCONN ECTC ONN AC KCO NN A CK图 7.25 连接建立过程呼叫参考 地址 业务特性 QoS呼叫参考 VPI/VCI分配资源 通路查找 构筑VC表呼叫参考 地址 业务特性 QOSVPI/VCI呼叫参考呼叫参考呼叫参考呼叫参考呼叫参考完成VC创建232012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理242012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理 7.4.5 NNI信令 * NNI信令是B-ISDN中ATM交换机之间针对交换式 虚连接的操作规范的信令系
15、统，支持宽带网络 内部和网络之间的虚电路建立、管理和终止。 * B-ISDN网络分为公网和专用网，公网NNI信令 为No.7号信令体系的宽带ISDN用户部分(B- ISUP)，而专用网则采用UNI的信令结构。 252012.04 2012.04 通信工程系通信工程系 王琳珠王琳珠现代交换原理现代交换原理1、宽带网络承载接口(B-ICI) * B-ICI，定义了两个公用ATM网间接口，基于 NNI接口格式，支持不同运营商网络间的多种业 务传送，包括基于信元的PVC方式业务、帧中继 业务、电路仿真业务以及SVC业务等。 * B-ICI 2.1，定义了在互连不同承载网络的接 口上对SVC的支持，属于承载网络之间的信令。 262012.04 2012.04
