第五章 ATM交换课件

1、2022-4-30现代交换技术现代交换技术132 1547682022-4-30现代交换技术现代交换技术22022-4-30现代交换技术现代交换技术3公共公共电话网电话网综合综合数字网数字网窄带综合窄带综合业务数字网业务数字网宽带综合宽带综合业务数字网业务数字网2022-4-30现代交换技术现代交换技术4 1876-1910：人工交换：人工交换(Manual Switch) 1910-1970：机电交换：机电交换(Electromechanical Switching) 1960-现在：电子交换现在：电子交换(Electronic Switching)2022-4-30现代交换技术现代交换技术

2、5 数字技术提高了网络的性能，增加了网络容量。数字技术提高了网络的性能，增加了网络容量。 数字传输：数字传输：PCM 脉冲编码调制的数字传输于脉冲编码调制的数字传输于60年代用于局间中继。年代用于局间中继。 综合数字网是数字交换和数字传输的总和，它综合数字网是数字交换和数字传输的总和，它可以减少成本，提高网络性能。可以减少成本，提高网络性能。2022-4-30现代交换技术现代交换技术6 产生背景：产生背景： （1）80年代中期，电话普及率达到较高的程度。年代中期，电话普及率达到较高的程度。 （2）网络现状是：电话网与各专业网并存）网络现状是：电话网与各专业网并存 电话网电话网 数据网数据网 传

3、真网传真网 电缆电视电缆电视(CATV)网网ISDN思想的产生思想的产生2022-4-30现代交换技术现代交换技术7ISDN是这样一种网络，它由电话综合是这样一种网络，它由电话综合数字网数字网(IDN)演变而成，提供端到端的数字演变而成，提供端到端的数字连接，以支持一系列广泛的业务连接，以支持一系列广泛的业务(包括话音包括话音和非话业务和非话业务)，它为用户进网提供一组有限，它为用户进网提供一组有限的标准多用途用户网络接口。的标准多用途用户网络接口。2022-4-30现代交换技术现代交换技术8 人们寻求一种集业务表示、网络传输、复用人们寻求一种集业务表示、网络传输、复用和交换于一体的一元化网络

4、，这个网络不仅能满足和交换于一体的一元化网络，这个网络不仅能满足现在通信业务的要求，而且能在未来相对较长的时现在通信业务的要求，而且能在未来相对较长的时间内满足新的业务通信的要求，这样一个理想的网间内满足新的业务通信的要求，这样一个理想的网络称之为宽带综合业务数字网络，即络称之为宽带综合业务数字网络，即。 2022-4-30现代交换技术现代交换技术9恒定比特率恒定比特率(CBR)业务业务可变比特率可变比特率(VBR)业务业务可保证比特率可保证比特率(ABR)业务业务非特定比特率非特定比特率(UBR)业务业务2022-4-30现代交换技术现代交换技术10 CBR业务要求业务要求B-ISDN网络对

5、每一个所建立的连网络对每一个所建立的连接都传送恒定的信息流。接都传送恒定的信息流。 CBR业务通常是针对一些实时性的应用，有严业务通常是针对一些实时性的应用，有严格的时延限制，并且数据丢失率低。格的时延限制，并且数据丢失率低。 话音业务和交互式实时图像业务等就属于话音业务和交互式实时图像业务等就属于CBR业务。业务。 2022-4-30现代交换技术现代交换技术11 VBR业务允许业务允许B-ISDN网络以可变带宽来传送和网络以可变带宽来传送和交换其信息分组。交换其信息分组。 VBR业务同样需要低信息丢失率。业务同样需要低信息丢失率。 VBR业务又可进一步分成实时业务又可进一步分成实时VBR业务

6、和非实时业务和非实时VBR业务。业务。2022-4-30现代交换技术现代交换技术12 ABR业务要求网络有保证的带宽来传送信息分业务要求网络有保证的带宽来传送信息分组，针对一些对信息丢失敏感但可以容忍一定时延组，针对一些对信息丢失敏感但可以容忍一定时延的应用。的应用。2022-4-30现代交换技术现代交换技术13 UBR业务并不要求业务并不要求B-ISDN网络一定为其每个网络一定为其每个连接分配带宽，而是只要网络有剩余带宽就可传送连接分配带宽，而是只要网络有剩余带宽就可传送相应的信息分组。相应的信息分组。 对时延和信息丢失都要求不高的应用。对时延和信息丢失都要求不高的应用。2022-4-30现

7、代交换技术现代交换技术14 速率跨度大，突发性强，含多媒体业速率跨度大，突发性强，含多媒体业务成份，应用要求悬殊。务成份，应用要求悬殊。161718异步传递模式异步传递模式ATM被国际电联电信标准部（被国际电联电信标准部（ITU-T）于于1992年年6月定义为宽带综合业务数字网的传递模式。月定义为宽带综合业务数字网的传递模式。21STD（Synchronous Time Division）：）： 通过时间位置来区别每一个逻辑信道通过时间位置来区别每一个逻辑信道ATD（Asynchronous Time Division）：）： 通过标记来区别每一个逻辑信道通过标记来区别每一个逻辑信道 虚连接虚

8、连接 信头标签的方式信头标签的方式 与地址的不同与地址的不同面向连接的通信方式面向连接的通信方式传统分组交换ATMATM的分组信元信头：在UNI上为GFC 在NNI上为VPI123456-53 8 4 1GFC/VPIVPIVPIVCIVCIVCIPTICLPHEC净荷ATM信元格式：ATM信元头部格式根据信元在B-ISDN网络中的位置分为用户接口UNI格式和网络间接口NNI格式两种。2022-4-30现代交换技术现代交换技术26Generic Flow Control一般流量控制一般流量控制控制用户网络中控制用户网络中ATM连连接的业务流量接的业务流量2022-4-30现代交换技术现代交换技

9、术27虚信道标识符虚信道标识符VCIVirtual Channel Identifier虚通路标识符虚通路标识符VPIVirtual Path Identifier传输链路虚通路 VPxVPzVPyVCxVCxVCyVCzVCzVCyVCyVCx虚信道2022-4-30现代交换技术现代交换技术29信元类型标识符信元类型标识符 PTIPayload Type Identifier用来标识净荷的类型，用来标识净荷的类型，3比比特，可标识特，可标识8种类型。种类型。 2022-4-30现代交换技术现代交换技术30信元丢失优先级信元丢失优先级CLPCell Lost Priority1比特，用于拥塞控

10、制。CLP=0时网络应保障带宽资源供给；CLP=1时如有拥堵可丢弃信元。2022-4-30现代交换技术现代交换技术31信元头信元头HECCell Lost Priority为信头差错控制，8比特，用于信头中的差错控制和信元同步2022-4-30现代交换技术现代交换技术322022-4-30现代交换技术现代交换技术33提供端到端提供端到端的用户信息的用户信息的传递的传递呼叫建立、释呼叫建立、释放以及其它连放以及其它连接控制功能接控制功能提供管理功能及与提供管理功能及与用户面和控制面交用户面和控制面交换信息的能力换信息的能力2022-4-3034 AALAAL层层 会聚子层（会聚子层（CSCS）

11、会聚（会聚（CPCSCPCS，SSCSSSCS）业务适配业务适配 拆装子层（拆装子层（SARSAR） 分段和组装分段和组装 通用流量控制（通用流量控制（UNIUNI） ATMATM层层 信元转发信元转发 信元头的产生和提取信元头的产生和提取 信元信元VPI/VCIVPI/VCI变换变换 信元复用和分解信元复用和分解 传输会聚传输会聚 信元速率解耦信元速率解耦 HECHEC信头序列产生信头序列产生/ /检验检验 信元定界信元定界 物理层物理层 传输传输帧帧适配适配 传输传输帧帧产生产生/ /恢复恢复 物理媒体物理媒体 比特定时比特定时 物理媒体物理媒体主要完成传输信息功能主要完成交换、选主要完成

12、交换、选路和复用的功能路和复用的功能负责将高层业务信息负责将高层业务信息或信令信息适配成或信令信息适配成ATM流流2022-4-30现代交换技术现代交换技术35ITU(I.432)物理层速率37382022-4-30现代交换技术现代交换技术392022-4-30现代交换技术现代交换技术401、信元的多路复用和多路分接、信元的多路复用和多路分接 发送方向发送方向上，多路复用功能将来自不同虚信道和虚通上，多路复用功能将来自不同虚信道和虚通路的路的信元复用信元复用成单一信元流。成单一信元流。 在在接收侧接收侧，多路分接多路分接功能把不同信元按照功能把不同信元按照VPI、VCI值值分拣出来，送至各虚信

13、道和虚通路分拣出来，送至各虚信道和虚通路 2022-4-30现代交换技术现代交换技术412、VPI/VCI翻译翻译 在网络的在网络的VP交叉连接节点上，输入信元的交叉连接节点上，输入信元的VPI值在值在信元输出时被翻译成新的信元输出时被翻译成新的VPI值，而在值，而在VC交换机上，每交换机上，每个输入信元的个输入信元的VPI/VCI值被翻译成新的对应值。值被翻译成新的对应值。 2022-4-30现代交换技术现代交换技术423、ATM信元头产生和提取信元头产生和提取 发送端在发送端在AAL层准备好信元净荷层准备好信元净荷后后在在ATM层加上合层加上合适的适的ATM信头信头，其中的，其中的VPI/

14、VCI值将从对接口点上的服值将从对接口点上的服务接入点务接入点SAP标志进行翻译求得。标志进行翻译求得。同样，在接收侧信头被提取，只有信元净荷送往同样，在接收侧信头被提取，只有信元净荷送往AAL层。此时，层。此时，VPI/VCI值被翻译为相应的服务接入点值被翻译为相应的服务接入点SAP标志。标志。2022-4-30现代交换技术现代交换技术434、一般流量控制、一般流量控制 该功能支持用户网的该功能支持用户网的ATM通信流量控制，它定义于通信流量控制，它定义于用户网络接口。用户网络接口。2022-4-30现代交换技术现代交换技术44 ATM是是面向连接面向连接的，传送信息前要先建立的，传送信息前

15、要先建立虚连接虚连接ATM层连接是一串级联的层连接是一串级联的ATM层上的链路，用于向层上的链路，用于向接入点提供端到端的数据传递能力。接入点提供端到端的数据传递能力。 ATM层链路包括两种类型：层链路包括两种类型： 虚通路链路，用虚通路链路，用VPI值区分；值区分； 虚信道链路，用虚信道链路，用VCI值区分。值区分。在信头中用在信头中用VPI/VCI标识信元属哪个连接。标识信元属哪个连接。45p 向北京方向（用向北京方向（用VPI = 1标识）的标识）的3个通信，两个是数据通信，个通信，两个是数据通信，一个是电话通信（分别用一个是电话通信（分别用VCI = 4、5、6标识）标识）p 向广州方

16、向（用向广州方向（用VPI = 2标识）的标识）的2个通信，一个是视频通信，个通信，一个是视频通信，一个是电话通信（分别用一个是电话通信（分别用VCI = 5、6标识）标识） 4647482022-4-30现代交换技术现代交换技术492022-4-30现代交换技术现代交换技术502022-4-30现代交换技术现代交换技术512022-4-30现代交换技术现代交换技术522022-4-30现代交换技术现代交换技术5354业务特性业务特性源与终点之间的源与终点之间的时钟同步时钟同步比特率比特率类别类别A类类B类类C类类D类类连接方式连接方式需要需要不需要不需要固定固定可变可变面向连接面向连接无连接

17、无连接ATM适配层适配层AAL1AAL2AAL3AAL5AAL4AAL5典型例子是典型例子是ATM网络中传网络中传输的输的64kbit/s话音业务话音业务典型的例子是典型的例子是采用可变比特采用可变比特率的图象和音率的图象和音频业务。频业务。典型例子是采用典型例子是采用面向连接的数据面向连接的数据传送和信令传送传送和信令传送业务。如帧中继业务。如帧中继典型例子是典型例子是无连接的数无连接的数据传送业务，据传送业务，如如IP业务业务2022-4-30现代交换技术现代交换技术552022-4-30现代交换技术现代交换技术56逻辑逻辑 ATM 信道信道 = 物理端口物理端口 + 物理端口上的逻辑信道

18、物理端口上的逻辑信道5759XYZSXXYSKKNGMGILI1I2INO1O2Oq信头信头/链路链路翻译表翻译表.输出信头输出信头.ATM交换的基本原理交换的基本原理输入链路输入链路输入链路输入链路信头值信头值信头值信头值XYZO1Oq O2I1KMLNIGXYSO1O2 OqIn.输入信头输入信头通信前利用呼叫建立通信前利用呼叫建立信令为每个呼叫分配信令为每个呼叫分配逻辑信道，指定信头逻辑信道，指定信头值为值为x、y、z等，以及等，以及用户所在链路号存入用户所在链路号存入路由表，同时将输出路由表，同时将输出链路和分配的信头值链路和分配的信头值存入对应表项。存入对应表项。60XYZSXXYSKKNGMGILI1I2INO1O2Oq信头信头/链路链路翻译表翻译表.输出信头输出信头.ATM交换的基本原理交换的基本原理输入链路输入链路输入链路输入链路信头值信头值信头值信头值XYZO1Oq O2I1KMLNIGXYSO1O2 OqIn.输入信头输入信头通信中，每个信元头部完通信中，每个信元头部完全