《ATM基本概念原理和技术培训教材》由会员分享，可在线阅读，更多相关《ATM基本概念原理和技术培训教材（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、pnb0 第一部分 项目介绍pnb0pnb0 ATM研究部主要从事宽带网络和宽带交换技术的研究开发，正在开发的产品有ATM接入交换机（2.5G）、ATM业务接入器和ATM LAN-SWITCH。这些产品的开发成果，将为公司在数据通信领域的研究填补空白，向数据通信领域迈出坚实的一步。在公用数据网及局域网的应用中，这些产品将大有可为。pnb0 INTERNET迅速崛起，带宽的需求越来越大，骨干网络的压力也越来越大，ATM交换机的利用可以解决带宽的问题，同时为VOD等宽带多媒体业务筑起平台。 宽带网络的建设正在从无到有，从小到大，一步一步地发展，中国宽带网的规范正在制订，邮电部已经指出了发展宽带网的
2、路标。据称，2000年以前中国宽带网会初具规模。pnb0 ATM研究部跟踪国际国内动态，研究市场需求，制订了技术先进、堪称一流的总体方案，完成这个方案，是一项极具挑战性的任务。 第二部分 ATM基本概念、原理和技术一、ATM技术的特点异步转移模式（Asynchronous Transfer Mode, ATM）技术是一种全新的电信技术，是融合电路模式和分组模式的优点发展而成的。所谓“转移模式”，CCITT是这样定义的，转移模式就是在电信网路中传输、复用和交换的诸方面。而这里指的“异步”与通常所说的数据通信中的异步传输（如RS232C）不同，它并非是传输码流的异步，而是指被分组的用户信息 信元不
3、必像TDM中的时隙那样周期性地出现而占据固定信道，也就是说信元是动态占用信道的。ATM信元是ATM网络传送信息的基本载体，CCITT规定其长度为53字节，分成信头（Header）和净荷（Payload）两部分，信头为5字节，净荷为48字节。依据其位置不同，在用户网络接口（User Network Interface，UNI）、网络节点接口（Network Node Interface,NNI），信元格式略有区别，如图1.1。两者不同之处主要在信头中，UNI信元信头中有4比特的一般流量控制段（General Flow Control，GFC）用于用户一网络接口的流量控制，以防止信道过载。UNI信
4、头的虚通道标识（Virtual Path Identifier, VPI）为8比特，虚通路87654321187654321信头（Header）5GFC/VPIVPI1（5字节）6VPIVCI2信元净荷（Payload）VCI3(48字节)VCIPTCLP453HEC5ATM信元格式UNI/NNI信元信头格式GFC：一般流量控制，4比特PT：净荷类型，3比特VPI：虚通道标识，8比特/12比特CLP：信元丢失优先级，1比特VCI：虚通路标识，16比特HEC：信头误码控制，8比特图1.1 ATM信元格式标识（Virtual channel Identifier, VCI）为16比特，净荷类型（P
5、ayload Type, PT）为3比特，信元丢失优先级（Cell Loss Priority, CLP）为1比特，信头误码控制（Header Error Control, HEC）为8比特，而NNI信头的VPI为12比特，其余与UNI信头相同。 ATM本质上是一种寻址型特殊分组转移模式，它将数字化话音、数据及图像等所有的数字信息分割成固定长度的数据块，在每个数据块前加上一个包含地址等控制信息的头（Header），从而构成一个信元（Cell），图1.2（a）是将用户信息其它用户信元信元装入用户信息的信元(a) 异步转移模式（ATM）用户信息时隙125微秒帧125微秒帧125微秒帧(b) 时分复
6、用方式（TDM）图1.2 TDM与ATM的比较待发送的信息分解成信元并进行多路复用的过程。电路模式中的传统时分多路复用（TDM）技术，采用周期为125ms的帧结构，发送信息以字节或比特形式固定加入到每帧内的相应时隙，在连接建立后，不论有无发送信息，时隙必定属于该连接，而不能被其它连接占用。图1.2(b)中所示发送信道加入每帧内的第3时隙，这种依据帧内的时隙位置识别通路的复用方式称为位置复用。而ATM复用方式与分组复用方式有些类似，只要信道上存在的空位置就可将发送信息组成的信元加入信道，显然，信元的复用无周期性和固定位置。由于它依靠信头内的通路标记进行信元的识别、传送和交换，因此称作标记复用或统
7、计复用。虽然X.25或以太网、令牌环等分组交换中也采用标记复用，但由于分组长度在上限范围内可变，因此每个分组在信道上的位置是任意的，而ATM信元的长度固定，使信元像TDM时隙一样定时出现。因此，可以采用硬件电路高速地对信头进行识别、复分接和交换处理，由此可见，ATM复用技术融合了电路模式和分组模式的优点。信元形式的ATM网络和分组形式的传统数据网络的本质区别之一就是ATM网络采用面向连接的呼叫接续方式。传统数据网络如以太网、令牌环和FDD采用无连接操作方式，这些网络假设目的端点可用并可接收信息，每个端点必须检查每一分组的路由标记以此确定是否接收该分组。ATM网络的操作类似于电话呼叫接续过程，在
8、通信前必须在源和目的端之间建立连接，这个连接是一个“虚连接”，网络根据用户的要求（如峰值比特率、平均比特率、信元丢失率、信元时延和信元时延变化等指标），分配VPI/VCI和相应的带宽，并在交换机中设置相应的路由。所谓“虚连接”是指网络依据VPI/VCI对信元进行处理，当该用户没有信元发送时，其它用户可占用这个用户的带宽，但其相应的VP/VC连接依然保持。ATM技术中最重要的特点是信元的复用、交换和传输过程，均在虚通路（Virtual Channel, VC）上进行。虚通路是ATM网络链路端点之间的一种逻辑联系，是在两个或多点端点之间传送ATM信元的通信通路，可用于用户到用户、用户到网络、网络到
9、网络的信息转移，虚通道（Virtual Path, VP）是在给定参考点上具有同一虚通道标识符的一组虚通路。虚通路在传输过程中，将组合在一起构成虚通道，二者关系如图1.3。ATM网络中不同用户的信元是在不同的VP、VC中传送，而不同的VP/VC利用各自的VP标识（VPI）和VC标识（VCI）来区分。物理传媒VC11VC12VC13VC14VP11VP12图1.3 物理传媒和VP、VC的关系ATM的连接分为虚通道连接和虚通路连接，如图1.4。VP的交换设备（通常是交叉连接器和集中/分配器）仅对信元的VPI进行处理和变换，功能较为简单，VC交换设备（ATM交换机、复接/分接器）则要同时对VPI/V
10、CI进行处理和变换，功能较为复杂。VPI和VCI只有局部意义，每个VPI/VCI在相应的VCVPVPVPVPVCVC虚通路连接(VCC)虚通道连接(VPC)用户终端交换节点用户终端虚通路连接(VCC)虚通道连接(VPC)VP/VC交换VP交换图1.4 ATM连接的两种类型VP/VC交换节点被处理，相同的VPI/VCI值在不同的VP/VC链路段并不代表同一个“虚连接”。图1.5是由两个网络节点（NN1、NN2）和三个用户接入网（CPN1、CPN2及CPN3）组成的系统，从图中可以看出，CPN之间的连续经过网络节点NN交换时，VPI/VCI的值也被改变，例如，CPN1和CPN3之间的VP/VC连接
11、在CPN1时为VP5/VC11，经过NN1变为VP3/VC7，再经过NN2变为VP1/VC9，显然，同一连接在不同链路的VPI/VCI是不同的。图1.5 ATM网络的选路概念前面提到，ATM网络在通信时必须进行呼叫连接，那么如何建立和释放虚通路（VC）呢？ATM网络有两个标准接口：UNI和NNI。在UNI处采用两种方法：信令方式，这种方式利用UNI信令（如ITUT的Q.2931）自动完成VC连接的建立、释放以及VCI的分配，具体过程包括（a）利用元信令（Meta-Sig-nalling）建立/释放一个用户用户信令的VC，而元信令的VPI/VCI和带宽都是预先给定的；(b) 利用用户信令建立/释
12、放一个用于用户通信的VC。预订方式，这种方式通过网络管理设备设定所需的通信VC（分配VPI/VCI和带宽）。在NNI处建立/释放VC也是这两种方法，但其信令方式采用NNI信令（No.7信令）。根据VC的建立/释放方法，可将其分成两种：交换虚通路（Switched Virtual Channel, SVC）和永久虚通路（Permanent Virtual Channel, PVC）。SVC是用户需要通信时，通过终端设备由信令建立的虚通路，SVC类似于电话网的用户线路，只有经过呼叫请求，网络为通信双方建立起相应虚通路后，才能进行通信，通信完成后，由信令释放SVC。使用SVC的用户对网络资源的利用率
13、高，通信费用较低，是ATM网络中使用的主要通信方式。PVC是通过网管预先建立的，不论是否有业务通过或终端设备接入，PVC一直保持，直到由网管释放。因此，PVC类似于电话网中的租用线路，经过PVC连接的用户需要通信时，不会因通信网络资源不够而导致通信失败。PVC通常用于一些特殊的用户，如元信令VC必为PVC，某些要求租求固定信道带宽的用户可也设定为PVC。使用PVC的用户每次通信时无需呼呼叫请求，操作简便，通信质量好，但其通信费用很高，且不能充分发挥ATM网络的优势，因此，应用范围较小。ATM中用户间有两种连接方式：点对点和点对多点。当两个用户进行通信时，ATM网络采用点对点（Point to
14、Point）的连接方式。多个用户之间需要通信时，采用点对多点（Point to Multipoint）连接方式，如图1.6。5:ATM交换ATM交换ATM交换ATM交换:点对点点对多点图1.6 点对点方式与点对多点方式比较为了实现点对多点方式，ATM交换机应具有广播（Broadcast）和同播（Multicast）功能。广播是指一个用户对网络中所有用户进行信息传送的通信功能，这种方式通常是单向的，适用于电视、广播节目的传送；同播是指一个用户对网络中部分用户有选择地进行信元传递的通信功能，这种方式适用于多方交互业务，如多方电视会议等。二、ATM分层结构1、BISDN参考模型 (1) B-ISDN用户网络接口（UNI）物理配置模型BISDN UNI的物理配置与NISDN的极其相似，如图2.1。BISDN分成公用网和专用网两部分，ATM网络的端点通过一个接口边到公用ATM交换机上，这个接口称作用户网络接口（UNI），ATM论坛又把UNI分为公用UNI和专用UNI两种，UB、TB是公用UNI的参考点，而SB、R是专用UNI的参考点。专用ATM交换机BNT2公用ATM交换模块BLT/ET物理
