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1、ATM技术技术原理和协议原理和协议 内容提要内容提要 1 1、通信技术的发展、通信技术的发展 2 2、ATMATM技术的引入技术的引入 3 3、B B- -ISDNISDN协议参考模型协议参考模型 4 4、ATMATM信元结构信元结构 5 5、ATMATM交换原理交换原理 6 6、ATMATM业务适配业务适配 7 7、ATMATM信令信令 8 8、传输控制、传输控制 9 9、结束语、结束语 通信技术的发展通信技术的发展 通信网的任务通信网的任务 信息的转移（传输与交换）信息的转移（传输与交换） 电信网的演变电信网的演变 电话交换电话交换 电话交换技术电话交换技术窄带综合业务数字网（窄带综合业务
2、数字网（N N- -ISDNISDN） B B- -ISDNISDN（ATMATM） 数据通信数据通信 分组交换（分组交换（X.25X.25） 帧中继（帧中继（FRFR） ATM ATM 光交换（光交换（WDMWDM） 传输技术传输技术 点对点传输点对点传输PDH PDH SDH SDH ATM ATM 光传输（光传输（WDMWDM） 交换技术交换技术 数据通信的三种方法：电路交换、报文交换或分组交换。数据通信的三种方法：电路交换、报文交换或分组交换。 通信技术的发展通信技术的发展 数据通信数据通信 报文交换报文交换 分组交换分组交换 ISDNISDN X.21X.21 X.25X.25 FR
3、FR HDLCHDLC IPIP SMDSSMDS ATMATM 电路交换电路交换 电报电报 电传电传 用户电报用户电报 模拟模拟 同步同步 准同步准同步 分组分组 帧帧 信元信元 通信技术的发展通信技术的发展 电路交换电路交换 面向连接：双方通信之前通过呼叫建立一条连接。面向连接：双方通信之前通过呼叫建立一条连接。 固定速率：定义基本信道，固定速率：定义基本信道，每个连接带宽固定（一个或多个基本信道）。每个连接带宽固定（一个或多个基本信道）。 链路保持：保证双方持续的通信，直到通信完毕才释放这条连接。链路保持：保证双方持续的通信，直到通信完毕才释放这条连接。 控制简单控制简单：各个中转节点只
4、需做简单的中转。：各个中转节点只需做简单的中转。 资源浪费：用户在通信过程中始终占有信道，不管此时有无信息传输。资源浪费：用户在通信过程中始终占有信道，不管此时有无信息传输。 业务适应性差：不适用于突发性强的数据通信和多媒体通信。业务适应性差：不适用于突发性强的数据通信和多媒体通信。 通信技术的发展通信技术的发展 报文交换报文交换 信息分成一个个单元（报文）。信息分成一个个单元（报文）。 各个报文在网络中传输相对独立。各个报文在网络中传输相对独立。 信息包含源节点地址、目的节点地址。信息包含源节点地址、目的节点地址。 不需要建立连接。不需要建立连接。 时延无法预测。时延无法预测。 不能支持实时
5、业务通信。不能支持实时业务通信。 各中转节点要接收完整个报文后才能进行下一步处理，时延较大。各中转节点要接收完整个报文后才能进行下一步处理，时延较大。 差错控制和应答重发功能较复杂。差错控制和应答重发功能较复杂。 不适用于不适用于B B- -ISDNISDN（报文交换已变成了更高层的协议）。（报文交换已变成了更高层的协议）。 通信技术的发展通信技术的发展 分组交换分组交换 类似报文交换类似报文交换 - - 信息单元进一步分小，组成一个个相对独立的信息单元。信息单元进一步分小，组成一个个相对独立的信息单元。 - - 信息长度短，收一个发前一个，不必收完整个报文，时延小。信息长度短，收一个发前一个
6、，不必收完整个报文，时延小。 - - 每个分组含目的节点与源节点地址，开销大，源点拆，目的地重装。每个分组含目的节点与源节点地址，开销大，源点拆，目的地重装。 - - 各个中转节点进行差错控制和流量控制，处理较复杂；需要软件实现，各个中转节点进行差错控制和流量控制，处理较复杂；需要软件实现， 速度慢。速度慢。 - - 分组长度可变，交换机的交换结构和缓存器管理复杂，分组网速度受到分组长度可变，交换机的交换结构和缓存器管理复杂，分组网速度受到 限制。限制。 - - 只在用户进行信息传输时才占用带宽资源，信道利用率高。只在用户进行信息传输时才占用带宽资源，信道利用率高。 通信技术的发展通信技术的发
7、展 数据报数据报 - - 每个分组可以沿着不同的路径到达目的节点。每个分组可以沿着不同的路径到达目的节点。 - - 分组到达目的节点时的次序可能与离开源节点时的次序不一样。分组到达目的节点时的次序可能与离开源节点时的次序不一样。 - - 需要在目的节点处重新排序。需要在目的节点处重新排序。 虚电路虚电路 - - 在源节点和目的节点间先建立一条逻辑通路。在源节点和目的节点间先建立一条逻辑通路。 - - 所有分组沿逻辑通路传输。所有分组沿逻辑通路传输。 - - 保证分组到达目的节点的次序与离开源节点时的次序一致。保证分组到达目的节点的次序与离开源节点时的次序一致。 - - 类似电路交换：需要建立、
8、拆除连接过程。类似电路交换：需要建立、拆除连接过程。 通信技术的发展通信技术的发展 快速分组交换快速分组交换 结合了电路交换和分组交换各自的优点。结合了电路交换和分组交换各自的优点。 综合了传输、复用、交叉连接和交换技术。综合了传输、复用、交叉连接和交换技术。 去掉了去掉了X.25X.25的链路级的复杂的检错、纠错和流量控制。的链路级的复杂的检错、纠错和流量控制。 靠标记（信元头）实现固定长度数据块（信元）的交换。靠标记（信元头）实现固定长度数据块（信元）的交换。 面向连接和统计复用面向连接和统计复用 - - 用户在通信之前，通过信令系统向网络请求连接建立。用户在通信之前，通过信令系统向网络请
9、求连接建立。 分组长度固定分组长度固定 - - 减小交换结构和缓存器管理的复杂性，便于硬件实现交换功能，提高交减小交换结构和缓存器管理的复杂性，便于硬件实现交换功能，提高交 换速率。换速率。 - - 各种业务采用统一长度的分组，便于实现业务综合各种业务采用统一长度的分组，便于实现业务综合, ,传送所有类型的业传送所有类型的业 务量（话音、数据、图象）。务量（话音、数据、图象）。 通信技术的发展通信技术的发展 高速分组高速分组 从中继的角度考虑，着眼于信息作为处理的单位。从中继的角度考虑，着眼于信息作为处理的单位。 信元中继：一种中继传送信元中继：一种中继传送5353字节信元的方式。字节信元的方
10、式。 帧中继：一种把比它长的数据捆在称作分组的帧里进行中继传送的方式。帧中继：一种把比它长的数据捆在称作分组的帧里进行中继传送的方式。 高高 速速 分分 组组 信信 元元 中中 继继 帧帧 中中 继继 ATM （CCITT） DQDB （IEEE802） Q.922核心核心 （CCITT） B-ISDN SMDS FMBS 处理信息单位处理信息单位 协议协议 适用业务适用业务 通信技术的发展通信技术的发展 传输技术传输技术 同步传递模式（同步传递模式（STMSTM） 通道区分：位置（位置固定、复用）。通道区分：位置（位置固定、复用）。 帧结构：时隙（时隙同步）、周期性（帧结构：时隙（时隙同步）
11、、周期性（125125微妙、微妙、8 8比特、比特、64kbps64kbps）。）。 通道容量：分级（通道容量：分级（VCVC- -1111、VCVC- -1212、VCVC- -2 2、VCVC- -3 3、VCVC- -4 4）。）。 通道容量分配：固定（通道容量分配：固定（1.51.5、2 2、6.3/86.3/8、34/4534/45、140140）。）。 通道容量与路由控制：相关（电路带宽变化通常涉及到路由的变化）。通道容量与路由控制：相关（电路带宽变化通常涉及到路由的变化）。 OAMOAM容量：固定（占用固定的开销）。容量：固定（占用固定的开销）。 连接保持：用户一直占用至拆线。连
12、接保持：用户一直占用至拆线。 服务质量：一旦建立连接，该连接的服务质量不受网络其它用户影响。服务质量：一旦建立连接，该连接的服务质量不受网络其它用户影响。 通信技术的发展通信技术的发展 异步时分复接异步时分复接 通道区分：标记（标志复用）。通道区分：标记（标志复用）。 帧结构：信元（信元同步）。帧结构：信元（信元同步）。 通道容量：非分级（任意速率适配、非分级复用）。通道容量：非分级（任意速率适配、非分级复用）。 通道容量分配：固定或统计（任意带宽的电路）。通道容量分配：固定或统计（任意带宽的电路）。 通道容量与路由控制：独立（通道容量与路由控制：独立（VPVP、VCVC两级，管理和控制容易）
13、。两级，管理和控制容易）。 OAMOAM容量：动态分配（丰富、灵活和快速的容量：动态分配（丰富、灵活和快速的OAMOAM机制）。机制）。 网络资源利用率高：信元统计、动态地占用资源，获得一定的统计增益。网络资源利用率高：信元统计、动态地占用资源，获得一定的统计增益。 处理突发性业务：与输入流速率无关。处理突发性业务：与输入流速率无关。 连接保持：输入信元流不断，输出信道一直被占用。连接保持：输入信元流不断，输出信道一直被占用。 ATMATM技术的引入技术的引入 背景背景 用户需求用户需求 带宽与业务带宽与业务 网络发展网络发展 专一网络与综合网络专一网络与综合网络 交换技术交换技术 独立于业务
14、的交换模式独立于业务的交换模式 为什么取为什么取5353字节作为信元长度？字节作为信元长度？ ATMATM交换中的分组长度为交换中的分组长度为5353个字节，称为信元。个字节，称为信元。 信元分为信元分为5 5个字节信元头和个字节信元头和4848个字节信息域。个字节信息域。 主要考虑以下几种因素：主要考虑以下几种因素： ATMATM技术的引入技术的引入 时延因素时延因素 从打包时延考虑，信元长度不宜定义太长。从打包时延考虑，信元长度不宜定义太长。 信元承载业务，对信元承载业务，对64kbps64kbps话音，组成话音，组成4848字节信息域需要字节信息域需要6 6毫秒（压缩话音毫秒（压缩话音 业务，打包时延更长）。业务，打包时延更长）。 网中话音转接，多次打包和重组，时延累积。网中话音转接，多次打包和重组，时延累积。 时延过长（大于几十毫秒）则产生回声，影时延过长（大于几十毫秒）则产生回声，影响通话质量。响通话质量。 效率因素效率因素 效率：信息域长度与信元头长度的比例。效率：信息域长度与信元头长度的比例。 开销：信元头长度占信元长度的比例。开销：信元头长度占信元长度的比例。 信元头长度固定时：信息域长，则效率高；信息域短，则效率低。信元头长度固定时：信息域长，则效率高；信息域短，则效率低。 ATMATM技术的引入技术的引入 折衷考虑折衷考虑 ITUITU
