ATM交换技术实用教案

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1、15.3.2 ATM5.3.2 ATM交换交换(jiohun)(jiohun)结构结构实现结构可以分为(fn wi)时分交换和空分交换模式，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网络和多级互连网络。路由方式有自选路由和存储表选路方式。 第1页/共29页第一页，共30页。21. 1. 共享存储器型结构共享存储器型结构(jigu)(jigu)核心是个核心是个RAMRAM，对应每个出口在，对应每个出口在RAMRAM中设中设置一个队列，各输入口信元流复接成一置一个队列，各输入口信元流复接成一条高速信元流，根据条高速信元流，根据(gnj(gnj ) )输入信元输入信元V

2、PI/VCIVPI/VCI查表写入相应队列缓存。查表写入相应队列缓存。输出时，在一个输出时，在一个(y (y ) )信元信元时隙依次从各个队列读取一时隙依次从各个队列读取一个个(y (y ) )信元，按照路由表信元，按照路由表项填入项填入VPI/VCIVPI/VCI并转送给相应并转送给相应输出端口。输出端口。存储器为通用器件，代价低。存储器为通用器件，代价低。属于无阻塞结构，信元丢失只发生在属于无阻塞结构，信元丢失只发生在队列溢出时。队列溢出时。存储控制较复杂。存储控制较复杂。第2页/共29页第二页，共30页。32. 2. 共享媒体型交换共享媒体型交换(jiohun)(jiohun)结构结构各

3、输入各输入(shr(shr ) )口信元串口信元串/ /并转换后被同步分并转换后被同步分时复接到一高速媒体上，如时分复用总线等。时复接到一高速媒体上，如时分复用总线等。 每个输出口也与高速媒体相连，每个输出口也与高速媒体相连，利用利用(l(l y y ng)ng)地址过滤器地址过滤器(AF)(AF)将将发往本端口的信元接收下来。发往本端口的信元接收下来。 第3页/共29页第三页，共30页。4共享媒体型特点共享媒体型特点(tdin)(1) (1) 结构简单，但吞吐量有限。时分总线传送结构简单，但吞吐量有限。时分总线传送速率是端口速率的速率是端口速率的N N倍，总线速率受限于总线倍，总线速率受限于

4、总线的电气特性，上限的电气特性，上限10G10G左右。左右。(2) (2) 易于实现广播和点到多点通信。易于实现广播和点到多点通信。(3)(3)适于各接口模块流量不均的情况，易于实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和优先控制。现不同的服务等级和优先控制。 (4)(4)无阻塞结构，信元丢失只限溢出无阻塞结构，信元丢失只限溢出(y ch)(y ch)，总线错误会影响到所有虚电路连接。，总线错误会影响到所有虚电路连接。 第4页/共29页第四页，共30页。53. 3. 空分交换空分交换(jiohun)(jiohun)结构结构利用触点开关或电子开关构利用触点开关或电子开关构成矩阵，控制

5、成矩阵，控制(kngzh)开关开关通断来实现任一路入线和出通断来实现任一路入线和出线之间的信元转移通路。线之间的信元转移通路。 特点：特点：无阻塞结构，信元丢失无阻塞结构，信元丢失(dis)只限于队列溢出。只限于队列溢出。易于扩展易于扩展连线数量多，容量受限。连线数量多，容量受限。第5页/共29页第五页，共30页。63. 3. 空分交换空分交换(jiohun)(jiohun)结构结构第6页/共29页第六页，共30页。75.3.3 ATM5.3.3 ATM排队排队(pi du)(pi du)方式方式ATMATM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系统，无论采用哪种信元交

6、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，因此竞争虚连接的输出信道资源，因此(ync)(ync)必须设置排队机制来解决资源竞必须设置排队机制来解决资源竞争问题。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，将直接影响和时延抖动，将直接影响ATMATM交换机性能。交换机性能。 第7页/共29页第七页，共30页。85.3.3 ATM排队排队(pi du)方式方式在交换机构内部在交换机构内部(nib)设置缓存器队列，设置缓存器队列，效率很高，但对存储器速率要求也很高，效率很高，

7、但对存储器速率要求也很高，且存储器管理复杂。且存储器管理复杂。在输出模块设置缓存器队列，效率较高，在输出模块设置缓存器队列，效率较高，同样同样(tngyng)对存储器速率也有较高对存储器速率也有较高要求很高。要求很高。在输入模块设置缓存器队列，实现简单，在输入模块设置缓存器队列，实现简单，会有信元延迟，交换机负荷能力较低。会有信元延迟，交换机负荷能力较低。综合改进结构，附加独立的环回队列缓存综合改进结构，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，但延时再输出，吞吐率高，较低丢失率，但延时较大，交换结构复杂。较大，

8、交换结构复杂。第8页/共29页第八页，共30页。95.4 ATM5.4 ATM网络网络(wnglu)(wnglu)的信令的信令ATMATM网络按面向连接模式工作，需要通过信令建立和拆网络按面向连接模式工作，需要通过信令建立和拆除连接，除连接，CACCAC负责负责(fz)(fz)连接管理。连接管理。连接管理由连接管理由UNIUNI信令信令(ATM(ATM网络接入信令）和网络接入信令）和NNINNI信令信令(ATM(ATM网络局间信令）完成，信令消息通过网络局间信令）完成，信令消息通过SAALSAAL层适配层适配成成ATMATM信元后进行交换和传输。信元后进行交换和传输。UNIUNI信令完成连接建

9、立、维持和释放；协商用法参数，信令完成连接建立、维持和释放；协商用法参数，分配网络资源。分配网络资源。NNINNI信令协议规范网间消息传递和信令协议规范网间消息传递和B-ISUPB-ISUP协议，包括协议，包括基本呼叫、单连接控制、附加业务、网络接口和应用基本呼叫、单连接控制、附加业务、网络接口和应用处理等部分。处理等部分。第9页/共29页第九页，共30页。105.4.1 ATM5.4.1 ATM网络网络(wnglu)(wnglu)信令信令体系结构体系结构 第10页/共29页第十页，共30页。115.4.2 5.4.2 信令信令AALAAL 信令信令AAL(SAAL)AAL(SAAL)层，将信

10、令协议层，将信令协议(xi(xi y y ) )的消息适配成的消息适配成ATMATM信元。信元。SSCOPSSCOP提供传送信令消息所需的差错提供传送信令消息所需的差错控制和流控等功能。控制和流控等功能。SSCFSSCF是高层是高层(o c(o c n)n)信令与信令与SSCOPSSCOP之之间服务原语的映射，提供连接控制中间服务原语的映射，提供连接控制中的特殊需求、数据定时、多次连接等，的特殊需求、数据定时、多次连接等，增强增强SSCOPSSCOP功能。功能。第11页/共29页第十一页，共30页。125.4.3 ATM5.4.3 ATM寻址寻址ATMATM网络地址是根据网络地址是根据OSIO

11、SI网络业务接入点网络业务接入点(NSAP)(NSAP)模型模型(mxng)(mxng)建立的。建立的。连接在连接在B-ISDNB-ISDN外围的电信网络设备是基于外围的电信网络设备是基于E.164E.164建立的建立的( (电话网号码电话网号码) )，因，因此必须进行相关映射。此必须进行相关映射。第12页/共29页第十二页，共30页。135.4.4 UNI5.4.4 UNI信令信令UNIUNI信令，是信令，是ATMATM终端向交换机请求建立与其他终端建立终端向交换机请求建立与其他终端建立SVC(SVC(交换虚电路连交换虚电路连接接) )的方法的方法(fngf)(fngf)。UNIUNI信令消

12、息不承载任何数据，只承载有关连接的信息，如目的信令消息不承载任何数据，只承载有关连接的信息，如目的ATMATM地址、地址、业务流描述及业务流描述及QoSQoS参数等。参数等。UNIUNI信令支持建立点到点和点到多点的信令支持建立点到点和点到多点的SVCSVC，点到点，点到点SVCSVC可以是双向的，而可以是双向的，而点到多点的点到多点的SVCSVC则是从发者流向收者的单向虚通路。则是从发者流向收者的单向虚通路。第13页/共29页第十三页，共30页。14点到多点连接定义：一个附属于终节点的相关点到多点连接定义：一个附属于终节点的相关VCVC和和VPVP链路的会聚。当一链路的会聚。当一ATMATM

13、链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点，且叶节点间通信必须(bx)(bx)通过根节点。通过根节点。ATM UNIATM 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。指定。第14页/共29页第十四页，共30页。15UNIUNI信令提供寻址格式规约，依据信令提供寻址格式规约，依据(yj)OSI(yj)OSI网络网络业务接入点业务接入点(NSAP)(NSAP)地址模式组织建立连接，地址模式

14、组织建立连接，ISO ISO 1058910589中规定了登记过程的格式，使不同厂商系中规定了登记过程的格式，使不同厂商系统间易于互通。统间易于互通。ATMATM请求式连接容许用户通过请求式连接容许用户通过UNIUNI交换地址信息以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。就及其它监控信息，支持识别端到端能力参数。就是说，能识别是说，能识别ATM PDUATM PDU内部使用什么协议，从而内部使用什么协议，从而使两个端用户可运行不同类型的协议系列。使两个端用户可运行不同类型的协议系列。 第15页/共29页第十五页，共30页。161. 1. 地址地址(dzh)(dzh)登记登记第16

15、页/共29页第十六页，共30页。172. 2. 连接控制连接控制(kngzh)(kngzh)消息消息第17页/共29页第十七页，共30页。183. 3. 连接建立连接建立(jinl)(jinl)和清除和清除第18页/共29页第十八页，共30页。194. 4. 连接连接(linji)(linji)释放释放第19页/共29页第十九页，共30页。205.4.5 NNI5.4.5 NNI信令信令NNINNI信令是信令是B-ISDNB-ISDN中中ATMATM交换机之间针对交换式虚连接的操作规范的信令系交换机之间针对交换式虚连接的操作规范的信令系统，支持宽带网络内部和网络之间的虚电路建立、管理和终止。统

16、，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-ISDNB-ISDN网络分为公网和专用网，公网网络分为公网和专用网，公网NNINNI信令为信令为No.7No.7号信令体系的宽带号信令体系的宽带ISDNISDN用户部分用户部分(b fen)(B-ISUP)(b fen)(B-ISUP)，而专用网则采用，而专用网则采用UNIUNI的信令结构。的信令结构。 第20页/共29页第二十页，共30页。211.1.宽带网络宽带网络(wnglu)(wnglu)承载承载接口接口(B-ICI) (B-ICI) B-ICIB-ICI，定义，定义(dngy)(dngy)了两个公用了两个公用ATMATM网间接

17、口，基于网间接口，基于NNINNI接口格式，支持接口格式，支持不同运营商网络间的多种业务传送，包括基于信元的不同运营商网络间的多种业务传送，包括基于信元的PVCPVC方式业务、帧中继方式业务、帧中继业务、电路仿真业务以及业务、电路仿真业务以及SVCSVC业务等。业务等。B-ICI 2.1B-ICI 2.1，定义，定义(dngy)(dngy)了在互连不同承载网络的接口上对了在互连不同承载网络的接口上对SVCSVC的支持，的支持，属于承载网络之间的信令。属于承载网络之间的信令。 第21页/共29页第二十一页，共30页。22B-ICI 2.1B-ICI 2.1规范了规范了1111种功能信令方式：种功

18、能信令方式：双向或单向点到点连接双向或单向点到点连接单向点到多点网络连接单向点到多点网络连接UNI3.1 QoSUNI3.1 QoS和承载能力和承载能力ATMATM终端系统访问终端系统访问ATMATM资源缺乏造成的呼叫资源缺乏造成的呼叫(h jio)(h jio)拒绝拒绝信令网维护管理信令网维护管理节点间控制平面的信令标识方式节点间控制平面的信令标识方式SVCSVC测量过程测量过程多个承载网络间呼叫多个承载网络间呼叫(h jio)(h jio)的标签方法的标签方法变比特率变比特率(VBR)(VBR)连接支持连接支持承载网络之间承载网络之间NSAPNSAP地址格式支持地址格式支持 第22页/共2

19、9页第二十二页，共30页。232.2. B-ISUPB-ISUPB-ISUPB-ISUP，是公用，是公用ATMATM网网NNINNI信令，基于信令，基于N-ISUPN-ISUP信令做了适当改造，以适应信令做了适当改造，以适应ATMATM应用环境。应用环境。B-ISUPB-ISUP为每个功能创建相关应用服务为每个功能创建相关应用服务(fw)(fw)单元单元(ASE)(ASE)，确保不同单元之，确保不同单元之间相互独立。可通过增加新的间相互独立。可通过增加新的ASEASE来适应新的服务来适应新的服务(fw)(fw)。B-ISUPB-ISUP提供了用于独立控制呼叫和连接的基本框架体系。提供了用于独立

20、控制呼叫和连接的基本框架体系。第23页/共29页第二十三页，共30页。242. B-ISUP2. B-ISUP基本基本(jbn)(jbn)消息消息类型类型 消息消息功能功能ACM地址发送完毕地址发送完毕IAM开始呼叫第一条消息，启动一条虚电路试占过程开始呼叫第一条消息，启动一条虚电路试占过程IAA表示表示IAM可接受，所需带宽可得到可接受，所需带宽可得到IAR表示资源不足，不能接受呼叫表示资源不足，不能接受呼叫ANM沿呼叫反向发送，表明被叫已应答沿呼叫反向发送，表明被叫已应答REL用以指示电路释放，可由任一方发起用以指示电路释放，可由任一方发起RLC作为作为REL的确认消息，表明虚电路已释放的

21、确认消息，表明虚电路已释放RSG复位复位SUS表明主叫方已被临时挂起表明主叫方已被临时挂起第24页/共29页第二十四页，共30页。25典型的呼叫建立典型的呼叫建立(jinl)和拆除和拆除过程过程第25页/共29页第二十五页，共30页。263.3. PNNIPNNIPNNIPNNI规定了在专网规定了在专网ATMATM交换机间采用的路由和信令协议，可使不同厂商交换机间采用的路由和信令协议，可使不同厂商ATMATM交交换机进行相互操作换机进行相互操作(cozu)(cozu)。PNNIPNNI版本版本1 1采用采用IPIP路由概念，可在路由概念，可在ATMATM交换机间动态寻路，使用虚电路路由选交换机

22、间动态寻路，使用虚电路路由选择，支持信源路由、择，支持信源路由、QoSQoS路由和链路状态路由等选择方式。路由和链路状态路由等选择方式。第26页/共29页第二十六页，共30页。27 PNNI PNNI路由协议路由协议(xiy) (xiy) 本质上是一种发布拓扑本质上是一种发布拓扑(tu p)(tu p)信息的方法，使信息的方法，使所有节点都了解所有节点都了解ATMATM网络拓扑网络拓扑(tu p)(tu p)，从而进，从而进行一致选路。行一致选路。以信源路由为基础，由连接起点决定其通向目的以信源路由为基础，由连接起点决定其通向目的点完整路由来选择通道，起始节点将完整路径参点完整路由来选择通道，

23、起始节点将完整路径参数装配在呼叫建立消息中，发送节点一直遵守所数装配在呼叫建立消息中，发送节点一直遵守所选路径，除非遇到阻塞。选路径，除非遇到阻塞。方法是以链接状态路由为基础，周期性地与相邻方法是以链接状态路由为基础，周期性地与相邻节点交换节点交换“hello”“hello”分组，构成分组，构成 “ “链接状态更新链接状态更新”表，形成网络拓扑表，形成网络拓扑(tu p)(tu p)模型。模型。第27页/共29页第二十七页，共30页。28PNNI PNNI 信令协议，定义了动态建立、维护和清除信令协议，定义了动态建立、维护和清除 ATM ATM 连接的过程，基于连接的过程，基于 ATM ATM

24、论坛论坛UNIUNI规范和规范和Q.2931Q.2931。采用源路由方式，起始节点拥有整个对等组详细信息，负责选择通过对等组采用源路由方式，起始节点拥有整个对等组详细信息，负责选择通过对等组的整个路由。的整个路由。PNNIPNNI选路，利用选路，利用(lyng)(lyng)分级网络拓扑图决定源与目的间一条或多条通道，分级网络拓扑图决定源与目的间一条或多条通道，以以DTLDTL形式提供完整路径信息，并请求保存到堆栈中，中间节点只传送形式提供完整路径信息，并请求保存到堆栈中，中间节点只传送DTLDTL，不关心路径计算。不关心路径计算。 第28页/共29页第二十八页，共30页。29感谢您的观赏(gunshng)！第29页/共29页第二十九页，共30页。内容(nirng)总结1。实现(shxin)结构可以分为时分交换和空分交换模式，。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网络和多级互连网络。连接在B-ISDN外围的电信网络设备是基于E.164建立的(电话网号码)，因此必须进行相关映射。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。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第三十页，共30页。