程控与交换技术第06章.ppt

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1、第六章第六章 ATM交换技术交换技术6.1 概概 述述6.2 ATM交换网络的实现技术交换网络的实现技术6.3 ATM交换的分层技术交换的分层技术6.4 ATM网络信令网络信令6.1 概概 述述6.1.16.1.1ATMATM的基本概念的基本概念一、一、ATM的含义的含义异异 步步 转转 移移 模模 式式（Asynchronous Transfer Mode，ATM）是是一一种种采采用用异异步步时时分分复复用用方方式式、以以固固定定信信元元长长度度为为单单位位、面面向向连连接接的的信信息息转转移移（包包括括复复用用、传传输输与与交交换）模式。换）模式。二、二、ATM的信元结构的信元结构ATM信

2、信元元是是ATM的的基基本本信信息息单单元元，根根据据对对传传输输效效率率、时时延延（包包括括打打包包时时延延、排排队队时时延延、时时延延抖抖动动和和相相关关的的信信元元组组合合恢恢复复时时延延）和和实实现现复复杂杂性性三三方方面面因因素素的的综综合合考虑，采用了考虑，采用了53字节的字节的固定信元长度。固定信元长度。三、三、ATM信元传送处理的基本原则信元传送处理的基本原则1信息发送顺序信息发送顺序从从字字节节1起起始始，8bit的的字字节节以以增增序序方方式式发发送送；对对于于各各域域而而言言，首首发发比比特特是是最最高高有有效位（效位（the Most Significant Bit，M

3、SB）。）。2误码处理方法误码处理方法在传送在传送ATM信元的网络（简称信元的网络（简称ATM网络）中，通过对信头部分的信头差错控网络）中，通过对信头部分的信头差错控制（制（HEC）字节进行检验，可以纠正信头字节进行检验，可以纠正信头的一位错码（因光纤传输误码主要是单比的一位错码（因光纤传输误码主要是单比特误码）和发现多位错码，对无法纠正的特误码）和发现多位错码，对无法纠正的信元予以丢弃。信元予以丢弃。3信元定界方法信元定界方法由由于于信信元元之之间间没没有有使使用用特特别别的的分分割割符符，信元的定界也借助于信元的定界也借助于HEC字节实现。字节实现。4空闲信元和信道填充空闲信元和信道填充具

4、具有有特特定定信信头头值值（不不包包括括HEC域域）0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001的信元被定义为空闲信元。的信元被定义为空闲信元。5面向连接方式面向连接方式在在ATM系系统统中中，用用户户通通信信采采用用面面向向连连接接的的方方式式，经经一一个个由由系系统统分分配配给给自自己己的的虚虚电路进行传送。电路进行传送。6虚通路和虚信道虚通路和虚信道ATM系系 统统 中中 的的 虚虚 电电 路路 有有 虚虚 通通 路路（Virtual Path，VP）和和虚虚信信道道（Virtual Channel，VC）两种。两种。四、四、ATM技术的特点技术的特点（

5、1）进一步简化了功能。）进一步简化了功能。（2）定定长长比比可可变变长长信信元元的的控控制制与与交交换换更更容容易易 用用硬硬件件实实现现，利利于于向向高高速速化化的的方方向发展。向发展。（3）采采用用面面向向连连接接并并预预约约传传输输资资源源的的工工作作方方式式，保保证证了了网网络络上上的的信信息息可可以以在在一一定定允允许许的的差差错错率率下下传传输输，既既兼兼顾顾了了网网络络运运营营效效率率，又又能能够够满满足足接接入入网网络络的的连连接接进进行快速数据传输。行快速数据传输。（4）ATM信信元元头头部部功功能能降降低低。由由于于ATM网网络络中中链链路路的的功功能能变变得得非非常常有有

6、限限，所所以以信信元元头头部部变变得得异异常常简简单单，依依靠靠信信元元头头部部的的虚虚电电路路标标志志可可以以很很容容易易地地将将不不同同的的虚虚电电路信息复用到一条物理通道上。路信息复用到一条物理通道上。（5）ATM网网具具有有支支持持一一切切现现有有通通信信业业务务及及未未来来的的新新业业务务；有有效效地地利利用用网网络络资资源源；减减小小了了交交换换的的复复杂杂性性；减减小小了了中中间间节节点点的的处处理理时时间间，支支持持高高速速传传输输；减减小小延延迟迟及及网网络络管管理理的的复复杂杂性性；能能保保证证现现有有及及未未来来各种网络应用的性能指标等特点。各种网络应用的性能指标等特点。

7、6.1.26.1.2 ATMATM交交换换系系统统的的基基本本构构成及要求成及要求一、系统组成一、系统组成ATM交交换换机机或或交交叉叉连连接接节节点点的的主主要要任任务务为为进进行行VPI/VCI转转换换和和将将来来自自于于特特定定VP/VC的的信信元元根根据据要要求求输输出出到到另另一一特特定定的的VP/VC上。上。1入线处理部件入线处理部件在在传传输输线线路路上上信信息息传传送送的的形形式式是是比比特特流流，而而信信息息交交换换必必须须以以信信元元为为单单位位，将将53字字节节（即即538=424bit）信信息息作作为为一一个个整整体体同时交换，而不是逐比特进行。同时交换，而不是逐比特进

8、行。（1）信信元元定定界界：将将基基于于不不同同形形式式传传输输系系统统的的比比特特流流（如如SDH，PDH等等不不同同的的帧帧结结构构形形式式）分分解解成成为为53字字节节为为单单位位的的信信元元格格式式。信信元元定定界界的的基基本本原原理理是是HEC和和信信头中头中4个字节信息的关联。个字节信息的关联。（2）信信头头有有效效性性检检验验：将将信信元元中中的的空空闲闲信信元元（物物理理层层）、未未分分配配信信元元（ATM层层）以以及及传传输输中中信信头头出出错错的的信信元元丢丢弃弃，然然后将有效信息送入系统的交换后将有效信息送入系统的交换/控制单元。控制单元。（3）信信元元类类型型分分离离：

9、根根据据VCI标标志志分分离离 VP级级 操操 作作 管管 理理 与与 维维 护护（Operation Aministration and Maintenance，OAM）信信元元；根根据据信信息息类类型型指指示示符符（Payload Type Identifier，PTI）标标 志志 分分 离离 VC级级OAM信信元元，递递交交给给控控制制单单元元，其其他他用用户户信信息则由交换单元进行交换。息则由交换单元进行交换。2控制单元控制单元控控制制单单元元完完成成建建立立和和拆拆除除VP连连接接（VPC）和和VC连连接接（VCC），并并对对ATM交交换换单单元元进进行行控控制制，同同时时处处理理和

10、和发发送送OAM信息。信息。3出线处理部件出线处理部件出出线线处处理理部部件件完完成成与与入入线线处处理理部部件件相相反反的的处处理理，例例如如，将将信信元元从从ATM层层转转换换成成适合于特定传输媒质的比特流形式。适合于特定传输媒质的比特流形式。4交换单元交换单元作作为为实实际际执执行行交交换换动动作作的的部部件件，其其性性能能的的优优劣劣直直接接关关系系到到交交换换机机的的效效率率和和性性能能，以以至至于于人人们们在在讨讨论论宽宽带带交交换换系系统统时时仅仅注注重重交交换换单单元元的的设设计计，而而忽忽略略交交换换机机的的其其他他三三个基本组成单元。个基本组成单元。二、宽带业务对于交换机的

11、要求二、宽带业务对于交换机的要求1多速率交换多速率交换由由于于宽宽带带网网络络支支持持的的业业务务包包括括现现在在和和将将来来的的所所有有应应用用，因因而而，网网络络必必须须支支持持从从一一般般工工业业控控制制的的几几十十bit/s到到几几kbit/s和和视视频频通通信信的的几几Mbit/s到到几几十十Mbit/s的的速速率率交交换换，作作为为ATM端端口口和和用用户户端端口口的的基基本本接接入入速速率率155.520Mbit/s显然可以满足这一要求。显然可以满足这一要求。2多点交换多点交换在在提提供供原原有有电电路路交交换换中中点点对对点点连连接接方方式式的的基基础础上上，宽宽带带网网络络还

12、还必必须须能能提提供供点点到到多多点点的的广广播播/组组播播连连接接功功能能，这这就就要要求求ATM交交换换机机中中可可以以实实现现将将一一条条入入线线的的信信元元输输出出到到多多条条出出线线上上的的操操作作，而而不不是是简简单单地地要求用户通过申请多个连接完成多点通信。要求用户通过申请多个连接完成多点通信。3多媒体业务支持多媒体业务支持它它是是指指网网络络中中允允许许接接入入的的业业务务有有不不同同的的形形式式，如如语语音音、数数据据、静静止止图图像像、活活动动视频或者它们的某种组合。视频或者它们的某种组合。（1 1）信元丢失）信元丢失）信元丢失）信元丢失/信元误插入率信元误插入率信元误插入

13、率信元误插入率在在ATM交交换换机机中中，可可能能会会出出现现短短暂暂时时间间内内许许多多信信元元争争用用同同一一链链路路的的情情况况（该该链链路路可可以以是是交交换换机机内内部部的的，也也可可以以是是外外部部的的），结结果果导导致致交交换换机机队队列列存存储储区区出出现现信信元元同同时时争争夺夺该该队队列列的的情情况况，所所以以可可能能会会产产生生信信元丢失。元丢失。（2 2）交换时延）交换时延）交换时延）交换时延交交换换机机完完成成ATM信信元元交交换换的的时时延延，在在信信息息端端到到端端传传输输时时延延中中占占有有极极大大比比重重（由由于于光光的的传传播播速速度度，信信元元在在信信道道

14、中中传传输输时时延延是是有有限限的的，网网络络内内部部延延时时主主要要发发生生在在交交换换机机内内部部的的交交换换延延时时），这这就就要要求求交交换换单单元元在在路路由由选选择择、信信元元缓缓冲冲上上采采取取优优良良的的算算法法和实施技术。和实施技术。（3 3）连接阻塞）连接阻塞）连接阻塞）连接阻塞在在ATM网络中，通信双方采用面向连网络中，通信双方采用面向连接方式，也就是通信开始前需进行连接通接方式，也就是通信开始前需进行连接通道的建立，找到逻辑连接。道的建立，找到逻辑连接。6.2 ATM交换网络的实现技术交换网络的实现技术交换的实质是将某条入线的信息输出交换的实质是将某条入线的信息输出到特

15、定的出线上。到特定的出线上。6.2.16.2.1空分交换结构空分交换结构ATM交交换换的的最最简简单单构构建建方方法法是是将将每每一一条条入入线线和和每每一一条条出出线线相相连连接接，在在每每条条连连接接线线上上装装上上相相应应的的开开关关，根根据据信信头头VPI/VCI决决定定相相应应的的开开关关是是否否闭闭合合来来实实现现特特定定输输入入和和输输出出线线路路的的接接通通，也也就就是是将将某某入入线线上上信信元交换到出线上。元交换到出线上。1出线冲突时的入线选择策略出线冲突时的入线选择策略当当来来自自多多条条入入线线的的信信元元同同时时竞竞争争一一条条出出线线时时，只只有有一一个个信信元元可

16、可以以传传送送，其其他他信信元元将将被被延延迟迟，因因此此，就就必必须须采采用用仲仲裁裁机机制制去选择去选择“获胜信元获胜信元”。（1）随随机机法法：随随机机地地从从多多条条竞竞争争的的入入线线中中选选取取一一条条入入线线，传传送送该该入入线线上上的的信信元。元。（2）固定优先级法：每条入线都有）固定优先级法：每条入线都有固定的优先级，不同优先级的入线发生出固定的优先级，不同优先级的入线发生出线冲突时，优先级高的入线获得发送信元线冲突时，优先级高的入线获得发送信元的权利。的权利。（3）轮换优先级法：也称周期策略，）轮换优先级法：也称周期策略，即每条入线的优先级并不是固定不变的，即每条入线的优先

17、级并不是固定不变的，而是轮流拥有最高优先级。而是轮流拥有最高优先级。（4）缓存区状态确定法：）缓存区状态确定法：ATM交换交换机必须设置缓存区以放置无法立即交换的机必须设置缓存区以放置无法立即交换的信元，根据缓存区的溢满程度选择传输的信元，根据缓存区的溢满程度选择传输的信元。信元。（5）信元状态确定法：根据信元丢）信元状态确定法：根据信元丢失率失率CLP值的不同确定信元服务的先后顺值的不同确定信元服务的先后顺序，如果信元优先级相同可以采用随机法、序，如果信元优先级相同可以采用随机法、固定优先级法或是缓存区状态法以确定具固定优先级法或是缓存区状态法以确定具体服务的信元。体服务的信元。2 2阻塞信

18、元的处理阻塞信元的处理阻塞信元的处理阻塞信元的处理缓存存储方法缓存存储方法缓存存储方法缓存存储方法对对于于交交换换单单元元无无法法立立刻刻服服务务的的信信元元，可可以以采采用用缓缓存存存存储储方方法法（也也称称排排队队方方法法）将这部分信元暂时缓存，等待下一次服务。将这部分信元暂时缓存，等待下一次服务。（1 1）输入缓存（输入队列）输入缓存（输入队列）输入缓存（输入队列）输入缓存（输入队列）输输入入缓缓存存法法采采用用图图6.7所所示示的的方方法法来来解解决输入端可能的竞争问题。决输入端可能的竞争问题。图6.7 采用输入队列的交换单元（2 2）输出缓存（输出队列）输出缓存（输出队列）输出缓存（

19、输出队列）输出缓存（输出队列）输输出出缓缓存存法法如如图图6.8所所示示，采采用用这这种种方方法法对对不不同同入入线线上上要要去去往往同同一一出出线线的的信信元元可可以在一个信元的时间内全部被传送（交换）。以在一个信元的时间内全部被传送（交换）。（3 3）中央缓存（中央队列）中央缓存（中央队列）中央缓存（中央队列）中央缓存（中央队列）中中央央缓缓存存法法是是在在基基本本交交换换单单元元的的中中央央设置一缓存器。设置一缓存器。图6.8 采用输出队列的交换单元6.2.26.2.2时分交换结构时分交换结构ATM本本质质是是异异步步时时分分（Asynchronous Time Division，ATD

20、）复复用用，它它将将信信道道分分成成等等长长的的时时隙隙，时时隙隙中中填填充充等等长长的的分分组组，借借鉴鉴同同步步时时分分复复用用中中的的时时分分交交换换的的概概念念，人们设计了异步时分的交换结构。人们设计了异步时分的交换结构。时时隙隙交交换换器器（Time Slot Interval，TSI）是时分交换结构中的关键组成单元。是时分交换结构中的关键组成单元。（1）输入时隙：时隙数和输入线路）输入时隙：时隙数和输入线路数相等，每个时隙中装载的信息包括两部数相等，每个时隙中装载的信息包括两部分内容：输出线路编号和该输入时隙号对分内容：输出线路编号和该输入时隙号对应的入线上的传输信息。应的入线上的

21、传输信息。（2）输出时隙：时隙数和输出线路）输出时隙：时隙数和输出线路数相等，每个时隙中装载的是相应入线上数相等，每个时隙中装载的是相应入线上的信息，图的信息，图6.10所示的输出时隙方框中填所示的输出时隙方框中填写的是对应的入线时隙编号，实际只是存写的是对应的入线时隙编号，实际只是存放相应的信息。放相应的信息。（3）缓存区：完成将输入时隙中的）缓存区：完成将输入时隙中的信息交换到特定的输出时隙中。信息交换到特定的输出时隙中。6.2.36.2.3总线交换结构总线交换结构总总线线是是指指所所有有通通信信部部件件间间的的公公共共连连线线，通通信信部部件件间间的的信信息息交交换换全全部部通通过过总总

22、线线提提供供的通道来完成。的通道来完成。基基于于总总线线机机制制的的ATM交交换换单单元元的的构构造造如如图图6.13所所示示，所所有有入入线线和和出出线线都都连连接接到到总线上，总线通过总线管理器进行管理。总线上，总线通过总线管理器进行管理。图6.13 总线机制交换单元在计算机局域网总线结构中，采用各在计算机局域网总线结构中，采用各计算机站点自主监视总线上是否有信息传计算机站点自主监视总线上是否有信息传送的方法。送的方法。在在上上述述两两种种总总线线仲仲裁裁机机制制（内内部部总总线线结结构构和和局局域域网网总总线线结结构构）中中，一一方方面面是是总总线线上上传传送送的的负负载载的的不不均均衡

23、衡性性（计计算算机机内内部部通通信信中中CPU占占用用总总线线的的绝绝大大多多数数时时间间并并处处于于管管理理位位置置，计计算算机机局局域域网网中中数数据据传传输输呈呈现突发的特性）；现突发的特性）；另一方面是它们一般工作在较低速率另一方面是它们一般工作在较低速率下，例如，计算机内部总线速率为下，例如，计算机内部总线速率为33Mbit/s，而局域网则在而局域网则在100Mbit/s，远低远低于于ATM交换机的传输速率，所以交换机的传输速率，所以ATM总线总线交换结构不能简单地采用上述两种总线仲交换结构不能简单地采用上述两种总线仲裁机制来解决总线的占用传输。裁机制来解决总线的占用传输。为了减轻总

24、线的负担，可以采用多总为了减轻总线的负担，可以采用多总线的方法。在线的方法。在ATM交换单元中使用多组总交换单元中使用多组总线而不是一组总线，如图线而不是一组总线，如图6.14所示。所示。图图6.14 多总线多总线ATM结构图结构图6.2.46.2.4令牌环交换结构令牌环交换结构令令牌牌环环结结构构是是高高速速局局域域网网所所采采用用的的一一种种信信息息交交换换形形式式。ATM交交换换单单元元可可以以采采用用如如图图6.16所所示示的的结结构构设设计计。所所有有入入线线、出出线线和和环环形形网网络络相相连连，如如果果环环的的传传输输容容量量等等于于所所有有入入线线容容量量之之和和，可可以以采采

25、用用开开槽槽（时时隙隙）方方法法，为为每每个个入入线线分分配配时时隙隙，入入线线在在相相应应的的时时隙隙将将其其上上的的信信元元送送上上环环路路，而而在在任任意意出出线线处处进进行行VPI/VCI判判断断，查查看看信信元元是否由该出线接收。是否由该出线接收。6.2.56.2.5ATMATM多级交换网络多级交换网络一、一、Banyan网络及其递归构造网络及其递归构造一一个个基基本本交交叉叉连连接接单单元元有有平平行行连连接接和和交叉连接两种状态，如图交叉连接两种状态，如图6.17所示。所示。图图6.17 交交叉叉连连接接单单元元的的两两种种连连接接状状态态二、二、Banyan网络的性质网络的性质

26、Banyan网网络络非非常常规规则则的的构构造造方方法法，使使其具有许多重要性质。其具有许多重要性质。1惟一路径性质惟一路径性质Banyan网网络络中中的的每每条条入入线线和和每每条条出出线线之之间间都都只只有有一一条条路路径径并并且且只只有有这这一一条条路路径径，称称之之为为惟惟一一路路径径性性质质。下下面面简简单单地地证证明明这这个性质。个性质。2自选路由性质自选路由性质由由Banyan网网络络的的构构造造方方法法可可知知，一一个个Banyan网络的入线数和出线数相等。网络的入线数和出线数相等。3内部阻塞性质内部阻塞性质在在没没有有出出线线冲冲突突时时，纵纵横横开开关关阵阵列列是是没有内部

27、阻塞的。没有内部阻塞的。4出线冲突出线冲突排排序序Banyan网网络络不不仅仅可可以以实实现现内内部部无无阻阻塞塞，同同时时还还可可以以用用来来解解决决出出线线冲冲突突问问题题。其其方方法法可可以以分分三三步步进进行行，即即：仲仲裁裁、认认可可和发送。和发送。三步法的最大特点是借助排序三步法的最大特点是借助排序Banyan网络本身解决出线冲突，运算效率和处理网络本身解决出线冲突，运算效率和处理速度比较快，可以满足速度比较快，可以满足ATM高速交换的要高速交换的要求。求。6.3 ATM交换的分层技术交换的分层技术6.3.16.3.1ATMATM交换的协议参考模型交换的协议参考模型ATM交交换换的

28、的协协议议参参考考模模型型是是基基于于国国际际电电联联标标准准产产生生的的，如如图图6.27所所示示。它它由由三三个个面面组组成成，即即控控制制面面（Control）、用用户户面面（User）和和管管理理面面（Management）。）。ATM适适配配层层（ATM Adaptation Layer，AAL）是业务特定的，它的使用取决于应用要求。是业务特定的，它的使用取决于应用要求。ATM层层主主要要执执行行交交换换、路路由由选选择择和和多多路路复复用功能。用功能。图图6.27 ATM协议参考模型协议参考模型6.3.26.3.2物理层物理层物物理理层层主主要要处处理理相相邻邻ATM层层间间ATM

29、信信元元的的传传输输。ATM层层独独立立于于物物理理层层，它它能能够在各种类型物理链路上工作。够在各种类型物理链路上工作。一、传输汇聚子层一、传输汇聚子层传传输输汇汇聚聚子子层层生生成成物物理理媒媒质质的的关关联联信信息息，并并且且为为物物理理层层产产生生协协议议信信息息。它它的的功功能能包包括括HEC的的产产生生和和验验证证、信信元元速速率率解解耦耦、信元定界、传输帧的产生和恢复。信元定界、传输帧的产生和恢复。1传输帧的产生和恢复传输帧的产生和恢复在面向帧的传输系统中，传输汇聚子在面向帧的传输系统中，传输汇聚子层在发送端产生传输帧，并在接收端从比层在发送端产生传输帧，并在接收端从比特流中恢复

30、它。特流中恢复它。2HEC的产生和验证的产生和验证物物理理层层从从ATM层层传传递递52字字节节信信元元。这这时时，除除了了HEC字字节节，其其他他字字节节是是完完全全的的。HEC字字节节由由传传输输汇汇聚聚子子层层处处理理，并并且且在在它它传传到到物物理理媒媒质质之之前前就就插插入入信信元元信信头头的的信信头头差错控制域。在差错控制域。在3信元速率解耦信元速率解耦一一般般来来说说，物物理理媒媒质质要要求求连连续续传传输输比比特流（拆线信道传输除外）。特流（拆线信道传输除外）。4信元定界信元定界传传输输链链路路上上传传输输的的不不是是信信元元，而而是是比比特特流流（信信号号）。物物理理层层接接

31、收收比比特特流流，并并且且在在它它传传向向ATM层层之之前前，将将其其还还原原为为ATM信信元。元。二、物理媒质关联子层二、物理媒质关联子层物物理理媒媒质质关关联联子子层层（Physical Medium Dependent sublayer，PMD）类类似似常常规规网网络络的的物物理理层层。它它在在传传输输方方向向的的基基本本功功能能是是在在链链路路上上透透明明传传输输比比特特流流。在在接接收收方方向向，它它检检测测和和恢恢复复传传递递来来的的比比特特流流，然然后后将将其其再再传传递递到到传传输输汇汇聚聚子子层层，恢恢复复传传输输帧帧和和ATM信元。信元。图图6.29表表示示了了物物理理媒媒

32、质质关关联联子子层层和和传传输汇聚子层间的关系。输汇聚子层间的关系。图图6.29 物理媒质关联子层和传输汇聚子层间关物理媒质关联子层和传输汇聚子层间关系系（1）接收信号检测比特边界要求：传）接收信号检测比特边界要求：传递到物理媒质关联子层的码型是二进制代递到物理媒质关联子层的码型是二进制代码。码。（2）额额外外值值要要求求：增增加加额额外外值值可可用用于于传输链路两端控制信息的传递。传输链路两端控制信息的传递。（3）低低速速传传递递需需要要：码码组组传传输输在在网网中中使使接接收收的的比比特特流流更更易易于于低低速速向向其其他他电电路路传传递。递。6.3.36.3.3ATMATM层层ATM层层

33、主主要要执执行行ATM 网网的的交交换换功功能能，在同一在同一ATM层单元间传递信元。层单元间传递信元。一、信元信头产生和提取一、信元信头产生和提取ATM层层从从用用户户层层接接收收48字字节节信信元元信信息息，再再加加4字字节节信信头头（HEC字字节节除除外外）组组成成ATM信信元元，然然后后将将它它传传送送到到物物理理层层进进行行HEC处理和传输。处理和传输。二、一般流量控制二、一般流量控制ATM层层通通过过一一般般流流量量控控制制（GFC）控控制终端到网络的业务流量。制终端到网络的业务流量。同同时时，信信元元丢丢失失优优先先级级（CLP）在在流流量控制中也发挥作用。量控制中也发挥作用。三

34、、三、VPI/VCI的翻译的翻译ATM是是面面向向连连接接的的技技术术，它它要要求求端端到到端连接在业务量开始流通前就建立。端连接在业务量开始流通前就建立。ATM信信元元信信头头包包含含28bit的的路路由由选选择择域域，它它由由两两个个识识别别符符构构成成，即即虚虚通通路路标标识识符符（VPI）和虚信道识别符（和虚信道识别符（VCI）。）。四、四、ATM层转接业务层转接业务1向物理层传递的业务向物理层传递的业务2向向ATM层用户提供的业务层用户提供的业务五、五、ATM层管理层管理操操作作管管理理和和维维护护（OAM）一一般般包包括括配配置置、故故障障和和性性能能管管理理及及安安全全保保密密和

35、和计计费费功功能能，网网络络资资源源特特别别在在ATM层层被被监监测测，防防止设备故障和性能降级。止设备故障和性能降级。（1）性性能能监监测测：管管理理单单元元的的正正常常功功能能，由由连连续续的的或或者者周周期期性性的的功功能能检检测测进进行行监监测测，并提供维护信息。并提供维护信息。（2）故故障障和和失失效效检检测测：通通过过连连续续的的和和周周期期性性检检查查来来检检测测出出故故障障，并并产产生生维维护护和和告警信息。告警信息。（3）系统保护：通过闭塞或者切换）系统保护：通过闭塞或者切换的方式减小管理单元故障对系统的影响，的方式减小管理单元故障对系统的影响，并把故障单元排除于操作之外。并

36、把故障单元排除于操作之外。（4）故障信息：故障信息、告警指）故障信息：故障信息、告警指示和请求响应都被传递到对应管理单元和示和请求响应都被传递到对应管理单元和管理面。管理面。（5）故障定位：由于故障信息不充）故障定位：由于故障信息不充分，需要内部或者外部测试系统检测故障分，需要内部或者外部测试系统检测故障单元。单元。六、信元多路复用和分解六、信元多路复用和分解信信元元由由ATM层层向向物物理理层层传传递递时时，要要进进行行统统计计时时分分多多路路复复用用，将将信信元元信信息息插插入入时时间间段段中中；物物理理层层向向ATM层层传传递递时时，ATM层层要从时间段中取出信元信息。要从时间段中取出信

37、元信息。6.3.46.3.4ATMATM适配层适配层ATM层只涉及信元信头功能而不处理层只涉及信元信头功能而不处理信息域的信息类型，不涉及具体应用，这信息域的信息类型，不涉及具体应用，这种简化处理对于同高速传输链路保持同步种简化处理对于同高速传输链路保持同步是非常必要的。是非常必要的。ITU-T根据定时关系、比特率和连接根据定时关系、比特率和连接方式三个参数对方式三个参数对ATM业务进行了分类。业务进行了分类。每每一一协协议议都都具具有有通通过过ATM网网把把AAL-SDU从从 一一 个个 AAL业业 务务 接接 入入 点点（Service Access Point，SAP）传传递递到到另另一

38、一个个或或者者更更多多AAL-SAP的功能。的功能。一、固定比特率业务的一、固定比特率业务的ATM适配层适配层ATM适适配配层层类类型型1（AAL1）适适用用于于要要求求连连接接端端点点间间具具有有定定时时关关系系的的恒恒定定比比特特率率（Constan Bit Rate，CBR）业业务务，例例如如CBR音频和音频和CBR视像。视像。1分段和重装子层分段和重装子层分分段段和和重重装装子子层层在在发发送送端端，接接收收汇汇聚聚子子层层传传来来的的47字字节节数数据据块块（AAL1 CS-PDU），并并在在每每个个数数据据块块附附加加SAR-PDU信信头头，构构成成分分段段和和重重装装子子层层协协

39、议议数数据据单单元元（SAR-PDU）。）。2汇聚子层汇聚子层AAL1汇聚子层包括下列功能。汇聚子层包括下列功能。（1 1）信元延迟变量的处理。）信元延迟变量的处理。）信元延迟变量的处理。）信元延迟变量的处理。（2 2）顺序计数的处理。）顺序计数的处理。）顺序计数的处理。）顺序计数的处理。（3 3）定时信息的传递方式。）定时信息的传递方式。）定时信息的传递方式。）定时信息的传递方式。（4 4）源点和终点间结构信息的传递。）源点和终点间结构信息的传递。）源点和终点间结构信息的传递。）源点和终点间结构信息的传递。（5 5）前向纠错。）前向纠错。）前向纠错。）前向纠错。二、可变比特率业务的二、可变比

40、特率业务的ATM适配层适配层AAL1是是惟惟一一定定义义用用于于固固定定比比特特率率业业务务的的适适配配层层，其其他他都都定定义义用用于于可可变变比比特特率率业业务务。可可变变长长度度信信息息分分组组称称为为业业务务数数据据单单元（元（Service Data Unit，SDU）。）。可可变变比比特特率率业业务务特特定定汇汇聚聚子子层层（VBR SSCS）定定义义了了两两种种方方式式业业务务：信信息息方方式式和和数据流方式。数据流方式。信信息息方方式式传传递递固固定定容容量量数数据据单单元元，也也传递可变长度数据单元。传递可变长度数据单元。数据流方式用于可变长度数据单元传数据流方式用于可变长度

41、数据单元传输和接收的交织。如果没有此功能，完整输和接收的交织。如果没有此功能，完整数据单元必须被数据单元必须被ATM适配层用户接收，并适配层用户接收，并在汇聚子层处理。如果有并启动该功能，在汇聚子层处理。如果有并启动该功能，ATM适配层用户以若干单元传递数据。适配层用户以若干单元传递数据。目目前前定定义义的的可可变变比比特特率率业业务务的的3个个ATM适配层协议如下所述。适配层协议如下所述。1ATM适配层类型适配层类型2（AAL2）AAL2分为汇聚子层（分为汇聚子层（CS）和分段重和分段重装子层（装子层（SAR）。）。（1 1）CPSCPS子层子层子层子层（2 2）CPSCPS子层分组结构子层

42、分组结构子层分组结构子层分组结构CPS分组结构如图分组结构如图6.35所示。所示。（3 3）CPS-PDUCPS-PDU结构结构结构结构如图如图6.36 所示为所示为CPS-PDU结构结构图图6.35 AAL2的的CPS分组结构分组结构图图6.36 CPS-PDU结构结构2ATM适配层类型适配层类型3/4（AAL3/4）AAL3/4定定义义用用于于源源和和端端间间不不须须定定时时的的面面向向连连接接和和无无连连接接可可变变比比特特率率业业务务。它它的的基基本本功功能能支支持持无无连连接接网网络络接接入入和和面面向向连连接接的帧中继业务。的帧中继业务。（1 1）分段和重装子层）分段和重装子层）分

43、段和重装子层）分段和重装子层AAL3/4的的分分段段和和重重装装（SAR）子子层层从从公公共共部部分分汇汇聚聚子子层层接接收收可可变变长长度度数数据据分分组组，产产生生分分段段和和重重装装子子层层协协议议数数据据单单元元（SAR-PDU）。）。（2 2）公共部分汇聚子层）公共部分汇聚子层）公共部分汇聚子层）公共部分汇聚子层在在业业务务特特定定汇汇聚聚子子层层（SSCS）无无效效时时，AAL3/4公公共共部部分分汇汇聚聚子子层层（CPCS）接接收收固固定定或或者者可可变变长长度度AAL用用户户信信息息分分组组，形形成成 公公 共共 部部 分分 汇汇 聚聚 子子 层层 协协 议议 数数 据据 单单

44、 元元（CPCS-PDU），将将它它们们传传递递到到分分段段和和重重装子层进一步处理。装子层进一步处理。3ATM适配层类型适配层类型5（AAL5）与与AAL3/4相相类类似似，AAL5用用于于可可变变比比特特率率业业务务，但但是是它它不不需需要要源源和和端端之之间间的的定定时。时。（1 1）分段和重装子层）分段和重装子层）分段和重装子层）分段和重装子层分分段段和和重重装装子子层层功功能能基基于于SAR-PDU执执行。行。（2 2）公共部分汇聚子层）公共部分汇聚子层）公共部分汇聚子层）公共部分汇聚子层AAL5的的CPCS-PDU格式如图格式如图6.40所示。所示。图图6.40 AAL5的的CPC

45、S-PDU格式格式4AAL3/4与与AAL5的比较的比较AAL3/4和和AAL5都都定定义义于于面面向向连连接接的的可可变变比比特特率率业业务务，以以及及不不要要求求通通信信单单元元间间端到端定时的无连接应用。端到端定时的无连接应用。6.4 ATM网络信令网络信令6.4.16.4.1ATMATM网络的信令方式网络的信令方式通通信信网网络络中中的的信信令令是是动动态态地地建建立立、维维持持和和终终止止连连接接的的一一组组过过程程，需需要要在在用用户户和和交交换换节节点点之之间间以以及及交交换换节节点点与与交交换换节节点点之之间进行信息交换。间进行信息交换。用户网络接口（用户网络接口（UNI）是是

46、ATM端点站端点站和网络之间的分界点。和网络之间的分界点。网络节点接口（网络节点接口（NNI）是两个公用网是两个公用网络之间的分界点，也可以是两个专用网络络之间的分界点，也可以是两个专用网络的分界点，还可以是一个交换机到交换机的分界点，还可以是一个交换机到交换机的接口。的接口。6.4.26.4.2用户网络接口信令用户网络接口信令UNI信信令令又又称称为为网网络络接接入入信信令令，用用于于在在网网络络边边缘缘（即即在在ATM端端点点站站和和公公用用的的或或专专用用的的网网络络之之间间）动动态态地地建建立立、维维持持和和终终止止连连接接。UNI信信令令是是用用户户操操作作的的可可见见部部分分，实实

47、现现用用户户和和网网络络的的交交互互，完完成成所所有有与与用用户户通信有关的操作。通信有关的操作。一、一、UNI信令结构信令结构如图如图6.41所示的是所示的是UNI信令结构。信令结构。图图6.41 UNI信令结构信令结构业务特定的汇聚子层（业务特定的汇聚子层（SSCS）由业务由业务特定的协调功能（特定的协调功能（SSCF）和业务特定面向和业务特定面向连接的协议（连接的协议（SSCOP）组成。组成。1信息传送的服务原语信息传送的服务原语如如 表表 6.8所所 示示，UNI信信 令令 层层 使使 用用Request（请请求求）、Indication（指指示示）、Response（响响应应）和和C

48、onfirm（证证实实）四四种种服务原语请求服务原语请求SAAL的服务。的服务。2业务特定面向连接的协议业务特定面向连接的协议业业务务特特定定面面向向连连接接的的协协议议（SSCOP）从从UNI信信令令层层接接收收可可变变长长的的SDU（业业务务数数据据单单元元），形形成成PDU（协协议议数数据据单单元元），并把它们传送给对等的并把它们传送给对等的SSCOP。为为了了执执行行SSCOP的的有有关关功功能能，对对等等SSCOP实体利用下列实体利用下列PDU来进行相互通信。来进行相互通信。3UNI信令报文信令报文信信令令报报文文用用于于完完成成用用户户与与网网络络之之间间的的呼呼叫叫建建立立、保保

49、持持、释释放放操操作作和和它它对对网网络络的的服服务务需需求求，还还被被网网络络用用于于通通知知用用户户其其连连接接请请求求是是否否被被接接受受（例例如如网网络络是是否否有有资资源源支支持该连接）。持该连接）。（1）协协议议鉴鉴别别用用于于把把B-ISDN UNI信信令报文跟其他协议的其他类型报文相区别。令报文跟其他协议的其他类型报文相区别。（2）呼叫参考由呼叫参考长度和呼叫）呼叫参考由呼叫参考长度和呼叫参考值组成，呼叫参考长度表示以字节计参考值组成，呼叫参考长度表示以字节计的呼叫参考值长度。的呼叫参考值长度。（3）报报文文类类型型标标识识被被发发送送的的不不同同报报文文的类型。的类型。（4）

50、报文长度是报文内容的字节数。）报文长度是报文内容的字节数。（5）可可变变长长信信息息元元素素用用于于传传递递需需要要的的通信参数和其他说明信息。通信参数和其他说明信息。二、二、UNI信令过程信令过程1点到点的呼叫处理点到点的呼叫处理一一条条点点到到点点的的连连接接是是若若干干个个连连接接两两个个端点的虚信道或虚通路链路的集合。端点的虚信道或虚通路链路的集合。（1）ESl要要跟跟ES2建建立立一一条条连连接接，它它通通过过其其UNI接接口口向向网网络络发发送送一一个个SETUP（呼呼叫叫建建立立）报报文文，该该报报文文包包含含标标识识这这两两个端节点和连接特征等相关信息。个端节点和连接特征等相关