现代计算机网络原理ATM.ppt
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1、现代计算机网络原理ATM Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1 1、异步传递模式(、异步传递模式(ATMATM)产生的背景)产生的背景n ATMATM:ATM:ATM:Asynchronous Transfer Mode/Asynchronous Transfer Mode/异步传递模式异步传递模式n 现代通信的主要业务类别:现代通信的主要业务类别:传统的电话话音、传真数据传统的电话话音、传真数据 传统的广播与电视节目信号传统的广播与电视节目信号 互联
2、网上的各种数据业务互联网上的各种数据业务 编码后的语音、图像、视频信号数据编码后的语音、图像、视频信号数据 交互式的视频会议语音、图像、文字、图形信息数据交互式的视频会议语音、图像、文字、图形信息数据 各种测控信息数据各种测控信息数据第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 2 2SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs1 1、异步传递模式(、异步传递模式(ATMATM)产生的背景)产生的背景n 不同业务对传输要求有很大的差异不同业务对传输要求有很大的差异 如:如:第
3、三章第三章 ATMATMATMATMVideo Conference SensitiveSensitiveHighTelephoneConnectionlessConnection-orientedDelayDelayvarianceBandwidthrequirementConstantbit rateVariablebit rate SensitiveSensitiveLowInternet InsensitiveInsensitiveMedium2008 Copyright 2008 Copyright 3 3SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P L
4、absSCUT DT&P Labs 1 1、异步传递模式(、异步传递模式(ATMATM)产生的背景)产生的背景n 不同业务对传输要求的差异不同业务对传输要求的差异 速率要求差异很大速率要求差异很大 数据流的突发性差异很大数据流的突发性差异很大 对传输误比特率的要求不同对传输误比特率的要求不同 对传输延时、延时抖动的敏感性不同对传输延时、延时抖动的敏感性不同 对传输形式的要求不同:对传输形式的要求不同:点对点点对点 点对多点(广播、组播)点对多点(广播、组播)多点对多点(多方会议)多点对多点(多方会议)第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyrigh
5、t 4 4SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 1 1、异步传递模式(、异步传递模式(ATMATM)产生的背景)产生的背景n 为适应不同传输要求构建的不同网络为适应不同传输要求构建的不同网络 共用电话交换网共用电话交换网 广播电视网广播电视网 分组数据交换网分组数据交换网 计算机网(以太网计算机网(以太网/令牌环网令牌环网/令牌总线网)令牌总线网)各种专用的测控网各种专用的测控网第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 5 5SCUT DT&P LabsSCUT
6、DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 1 1、异步传递模式(、异步传递模式(ATMATM)产生的背景)产生的背景n 构建综合数字业务网(构建综合数字业务网(ISDNISDN)的方案)的方案第三章第三章 ATMATMATMATM Narrowband ISDN(N-ISDN)Circuit switchCircuit switchnBroadband ISDN(B-ISDN)Packet/Cell switchPacket/Cell switch2 x B(earer)64 kbit/s1 x D(ata)16 kbit/s30 x B(earer)64 k
7、bit/s1 x D(ata)64 kbit/sPrimary rateBasic rate224 x B(earer)variableIn-band signallingIn-band signallingATM2008 Copyright 2008 Copyright 6 6SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 1 1、异步传递模式(、异步传递模式(ATMATM)产生的背景)产生的背景n 构建综合数字业务网的基本设想构建综合数字业务网的基本设想 能够融合电路交换和分组交换两种技术的特点:能够融合电路交换和分组交换两
8、种技术的特点:能够保留电路交换的优点,延时和延时抖动能够控制在所能够保留电路交换的优点,延时和延时抖动能够控制在所 期待的范围,适合实时和恒定速率业务的传输期待的范围,适合实时和恒定速率业务的传输 具有数据分组交换的优点,信道统计复用,适合突发性高具有数据分组交换的优点,信道统计复用,适合突发性高 的业务的传输,保持高的信道利用率的业务的传输,保持高的信道利用率 第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 7 7SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 1 1、异步传递
9、模式(、异步传递模式(ATMATM)产生的背景)产生的背景n 光纤的大规模应用要求改变传统传输方式光纤的大规模应用要求改变传统传输方式 传统的分组交换,逐段进行差错控制,节点处理复杂、传统的分组交换,逐段进行差错控制,节点处理复杂、延时大,适合不太可靠的长距离铜缆传输介质延时大,适合不太可靠的长距离铜缆传输介质第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 8 8SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 1 1、异步传递模式(、异步传递模式(ATMATM)产生的背景)产生的
10、背景n 光纤的大规模应用对改变传统传输方式的要求(续)光纤的大规模应用对改变传统传输方式的要求(续)光纤的特点:容量大、可靠性高光纤的特点:容量大、可靠性高 新的传送模式可以只需要端到端的检错机制新的传送模式可以只需要端到端的检错机制第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 9 9SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 1 1、异步传递模式(、异步传递模式(ATMATM)产生的背景)产生的背景n ATMATM发展的简要历史发展的简要历史1983-First ATM
11、papers published1987-ITU-T selects ATM for B-ISDN 1990-ITU-T issues 13 recommendations1992-First ATM LANs installed1993-First ATM WANs installed第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 1010SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 2 2、ATMATM的基本原理的基本原理n 采用短的、固定长度的分组数据单元:信元(采用短的
12、、固定长度的分组数据单元:信元(CellCell)信元的头部(信元的头部(HeaderHeader)结构简单,交换机无需做复杂处理)结构简单,交换机无需做复杂处理 信元长度很短:信元长度很短:5353字节(字节(53538bits8bits),转发延时小),转发延时小 长度固定:交换机易于处理、延时易于预测长度固定:交换机易于处理、延时易于预测 第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 11 11SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 2 2、ATMATM的基本原理
13、的基本原理n ATMATM信元:总长信元:总长5353字节,其中头部字节,其中头部5 5字节,载荷字节,载荷4848字节字节 载荷长度来历:载荷长度来历:欧洲希望:欧洲希望:3232字节字节 美国希望:美国希望:6464字节字节 最终:最终:第三章第三章 ATMATMATMATM48-BytePayload5-ByteHeader2008 Copyright 2008 Copyright 1212SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs48-octet data fieldGFCVPIVPIVCIVCIVCIPTIHEC8
14、11st Octet2nd Octet3rd Octet4th Octet5th OctetBitsCLP 2 2、ATMATM的基本原理的基本原理n ATMATM信元的信元结构信元的信元结构 第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 1313SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 2 2、ATMATM的基本原理的基本原理n 用户用户-网络接口网络接口ATMATM信元的结构信元的结构 GFC(Generic Flow Control)GFC(Generic Flow
15、 Control):一般流量控制:一般流量控制 VPI(Virtual Path Identifier)VPI(Virtual Path Identifier):虚通道标识:虚通道标识 VCI(Virtual Channel Identifier)VCI(Virtual Channel Identifier):虚通路标识:虚通路标识 PTI(Payload Type Identifier)(PTI)PTI(Payload Type Identifier)(PTI):净荷类型知识:净荷类型知识 CLP(Cell Loss Priority)CLP(Cell Loss Priority):信元丢失
16、优先级:信元丢失优先级 HEC(Header Error Check)HEC(Header Error Check):信头差错控制:信头差错控制 Data field:Data field:数据域数据域 第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 1414SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 2 2、ATMATM的基本原理的基本原理n 同步传输模式:每个用户在固定的时刻分配固定长度的时隙同步传输模式:每个用户在固定的时刻分配固定长度的时隙 第三章第三章 ATMATM
17、ATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 1515SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 2 2、ATMATM的基本原理的基本原理n ATMATM的异步时分复用概念:某个特定的异步时分复用概念:某个特定VPI/VCIVPI/VCI的链接的信元非等的链接的信元非等间隔,不占据固定的时隙。间隔,不占据固定的时隙。第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 1616SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P La
18、bsSCUT DT&P Labs 2 2、ATMATM的基本原理的基本原理n ATMATM交换的基本概念:采用虚连接的工作方式,各交换节点预交换的基本概念:采用虚连接的工作方式,各交换节点预先建立入先建立入/出口间的通道。出口间的通道。第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 1717SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 2 2、ATMATM的基本原理的基本原理n ATMATM交换的基本概念(续)交换的基本概念(续)两种虚连接的工作方式:两种虚连接的工作方式:(1
19、 1)交互式虚连接()交互式虚连接(SVCSVC):每次通信前根据用户请求,利用):每次通信前根据用户请求,利用控制信令确定路由、确定服务类别和传输质量(控制信令确定路由、确定服务类别和传输质量(QoSQoS)、建立链)、建立链接表、通信结束后释放信道资源;接表、通信结束后释放信道资源;(2 2)永久虚连接()永久虚连接(PVCPVC):根据用户的租赁要求,预先配置好):根据用户的租赁要求,预先配置好网络,建立固定的传输路径和相应的链接表,用户随时可以传输网络,建立固定的传输路径和相应的链接表,用户随时可以传输数据。数据。第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 20
20、08 Copyright 1818SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsPermanentPermanent(PVC)SwitchedSwitched(SVC)signallingsignalling 2 2、ATMATM的基本原理的基本原理n ATMATM交换的基本概念:永久虚连接与交换式交换式交换的基本概念:永久虚连接与交换式交换式 第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 1919SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P La
21、bsSCUT DT&P Labs 3 3、ATMATM网络的性能特征网络的性能特征n 时间透明性:反映系统对传输延时的控制能力时间透明性:反映系统对传输延时的控制能力 ATM ATM网络能够根据用户对传输延时的需求,确定服务的类别,网络能够根据用户对传输延时的需求,确定服务的类别,保证特定的传输延时;保证特定的传输延时;端到端延时的主要原因:端到端延时的主要原因:传输传输/传播时延(传播时延(TDTD)打包时延(打包时延(PDPD)解包时延(解包时延(DDDD)交换时延(交换时延(SDSD):):SDSDFDFDQDQD FD FD:固定交换时延:固定交换时延 QDQD:排队时延:排队时延 第
22、三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 2020SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 3 3、ATMATM网络的性能特征网络的性能特征n 信息透明性:反映系统对传输差错的控制能力信息透明性:反映系统对传输差错的控制能力 ATM ATM网络能够根据用户对传输差错控制的不同要求,确定服务网络能够根据用户对传输差错控制的不同要求,确定服务的类别,保证传输的可靠性;的类别,保证传输的可靠性;传输出错的主要原因:传输出错的主要原因:信道信道/设备内噪声的随机干扰设备内噪声的
23、随机干扰误比特、信元误插误比特、信元误插/丢失丢失 交换设备的缓冲资源不足交换设备的缓冲资源不足拥塞时信元溢出被丢弃拥塞时信元溢出被丢弃 第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 2121SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 3 3、ATMATM信元信元n 信元头的主要功能信元头的主要功能 标识特定的虚连接(标识特定的虚连接(VPI/VCIVPI/VCI)确定拥塞时信元丢弃的先后(确定拥塞时信元丢弃的先后(CLPCLP)区分信元的类别(区分信元的类别(PTIPTI
24、):用户数据):用户数据/系统维护信息系统维护信息 信元头的差错控制信元头的差错控制 基本功能:信元检错基本功能:信元检错 可选功能:可选功能:1 1比特信元纠错比特信元纠错 信元定界信元定界 承载用户数据承载用户数据/系统信令与维护信息系统信令与维护信息 第三章第三章 ATMATMATMATM2008 Copyright 2008 Copyright 2222SCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P LabsSCUT DT&P Labs 3 3、ATMATM信元信元n ATMATM信元定界的基本方法:利用信元头中被保护的部分与信元定界的基本方法:利用信元头中
25、被保护的部分与HECHEC字字段之间根据检错段之间根据检错/纠错建立的特定关联关系来定界。纠错建立的特定关联关系来定界。第三章第三章 ATMATMATMATMCell-by-cellThis Graphic is the Propertyof Quill Training ServicesCorrect HECIncorrect HECCheckCell-by-cellCheckOctet-by-octetcheckconsecutivecorrect HECconsecutiveincorrect HECHUNTPre-SYNCHSYNCHa ad d2008 Copyright 2008
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