ATM异步传输模式实用教案

1、9.1 ATM定义定义(dngy) 一、交换( jiohun)方式交换交换(jiohun)方方式式电路交换电路交换分组交换分组交换第2页/共29页第1页/共29页第一页，共30页。9.1 ATM定义定义(dngy) 电路交换 面向连接； 固定时隙周期性分配：速率单一。 路由选择：路由表和路由算法。 网络资源：建立连接后永久占用直至拆除。 优点：交换速率大，实时性强、成本较低； 缺点：只支持一种速率的交换，带宽(di kun)利用率低； 业务：语音和视频等实时性强的业务。第3页/共29页第2页/共29页第二页，共30页。4.3.5.1 ATM定义定义(dngy) 分组交换 无连接，存储转发交换；

2、 包交换：分组结构。 分组长度和间隔时间可变：多速率。 路由选择(xunz)：分组头携带路由信息。 网络资源：分组发送时才占用。 优点：支持多种速率的交换，带宽利用率高 ； 缺点：交换速率受限制，时延较大；第4页/共29页第3页/共29页第三页，共30页。9.1 ATM定义定义(dngy) ATM技术的引入 采用电路交换的优点：面向(min xin)连接虚连接； 改善电路交换信道利用率低的缺点：同步时分复用异步时分复用； 利用分组交换的优点：固定分组固定长度短信元；统计复用技术； 改善分组交换时延大的缺点：只对信头检错。第5页/共29页第4页/共29页第四页，共30页。9.1 ATM定义定义(

3、dngy) ATMATM技术的引入 ATMATM综合了电路(dinl)(dinl)交换 和分组交换的优点： 面向面向(min xin)连接连接定长信元定长信元动态分配带宽动态分配带宽电路交换电路交换分组交换分组交换第6页/共29页第5页/共29页第五页，共30页。9.1 ATM定义定义(dngy) 二、ATM的定义 ATMAsynchronous transfer mode 异步转移模式 “异步”的概念 异步时分复用：信元不必周期性出现。 带宽动态分配：信元不占固定时隙。 “转移”的概念 指复用、传输和交换技术，即信息从一个地点(ddin)“转移”到另一个地点(ddin)所采用的传递方式 ;

4、ATM的异步转移工作包括异步时分复用和异步交换。 第7页/共29页第6页/共29页第六页，共30页。9.1 ATM定义定义(dngy) 三、异步时分复用（ATDM） （1）STDM：时间分割 每帧分割成若干时间段（时隙）； 一个时隙对应一条信道； 时隙以帧为周期在固定位置进行传送(chun sn)。 用户与时隙一一对应：固定分配，接收信息以时隙区别。 不太适于突发性的业务 ，线路利用率低。1 2 3 n第1帧t0 t11 2 3 n第K帧tn-1 tn第8页/共29页第7页/共29页第七页，共30页。9.1 ATM定义定义(dngy) （2）异步时分复用ATDM 数据不固定占用某个时隙(sh

5、x)：随机性； 带宽占用动态分配； 适用于突发性业务，且线路利用率较高。 信息接收根据目的信息进行。 1 2 3 n第1帧t0 t11 2 3 n第K帧tn-1 tn第9页/共29页第8页/共29页第八页，共30页。9.1 ATM定义定义(dngy) 四、异步交换 （1）固定时隙(sh x)交换 输入帧中的时隙(sh x)位置和输出帧的时隙(sh x)位置可以不相同，但其时隙(sh x)是固定的。 接收方通过确定时隙(sh x)位置提取出相应的用户数据 交 换 机 1 2 3 n输入 1 2 3 n第n帧第1帧 1 2 3 n输出 1 2 3 n第n帧第1帧第10页/共29页第9页/共29页第

6、九页，共30页。4.3.5.1 ATM定义定义(dngy) （2）异步时隙交换 非固定时隙交换：输入帧进入ATM交换机时，先在缓存器中缓存，交换机根据输出帧中时隙的空闲情况(qngkung)随机地占用某一个或若干个时隙，而且时隙的位置也是随机的。 ATM 交 换 机 1 2 3 n输入1 2 3 n第n帧第1帧 1 2 3 n输出 1 2 3 n第n帧第1帧第11页/共29页第10页/共29页第十页，共30页。9.2 ATM ATM信元信元一、信元结构美国：6个字节(z ji)的信头和64个字节(z ji)的信息段；欧洲：4个字节(z ji)的信头和32个字节(z ji)的信息段。ITU-T：

7、5个字节(z ji)的信头和48个字节(z ji)的信息段（统一标准）。8 7 6 5 4 3 2 11234565348字节信息字节信息5字节信头字节信头bitB第12页/共29页第11页/共29页第十一页，共30页。8 7 6 5 4 3 2 11234565348字节信息字节信息5字节信头字节信头bitB9.2 ATM信元 信元的发送顺序(shnx) 从信头的第1字节开始，然后按顺序(shnx)增加；在一个字节内的发送顺序(shnx)是从第8比特开始，然后递减。 对ATM信元的所有段，总是先发送比特的最高有效位。 第13页/共29页第12页/共29页第十二页，共30页。 一、虚连接 AT

8、MATM和STMSTM都是面向(min xin)(min xin)连接的传输模式； 而ATMATM中采用虚连接；在连接建立时，向网络提出流量描述及服务质量要求在连接建立时，向网络提出流量描述及服务质量要求(yoqi)(yoqi)，而网络只对连接进行资源预分配，仅当真正发，而网络只对连接进行资源预分配，仅当真正发送信元时连接才占用网络资源，网络的资源是由各连接统送信元时连接才占用网络资源，网络的资源是由各连接统计复用的。计复用的。9.3 ATM虚连接(linji)第14页/共29页第13页/共29页第十三页，共30页。二、TP/VP/VC传输(chun sh)通道TP虚通道VP虚通路VC。CAB

9、VP1VP2VP3VCC1VCC2VCC3VCC4VCC1VCC2VCC3VCC4VCC5VCC6VCC5VCC6VP1=高速公路高速公路VP2=普通公路普通公路VP3=普通公路普通公路VCC1=快车道快车道=100km/hVCC2=小车道小车道=60km/hVCC3=卡车道卡车道=40km/hVCC4=急救专线急救专线VCC5=小车道小车道=55km/hVCC6=卡车道卡车道=35km/h9.3 ATM虚连接(linji)第15页/共29页第14页/共29页第十四页，共30页。 （1 1）虚通道VPVP与虚通路VCVC ATMATM传输(chun sh)(chun sh)通道可分割成若干个逻

10、辑子信道： 虚通道（Virtual PathVirtual Path，VPVP） 虚通路（Virtual ChannelVirtual Channel，VCVC）； 一个物理信道划分为若干个VPVP子信道，每一个VPVP子信道又进一步划分为若干个VCVC子信道 ； 之所以称为“虚”：是当用户没有信元传送时，其他用户可以占用其带宽。9.3 ATM虚连接(linji)第16页/共29页第15页/共29页第十五页，共30页。 （2 2）虚通道VPVP与虚通路VCVC的关系 VCVC是网络端点之间的一种逻辑联系，是复用、交换和传送信元的通路； VCVC级别交换：信道交换。 VPVP是具有相同端点的一组

11、虚通路的组合(zh)(zh)。 VPVP连接：不同网段间交叉连接。传输通道传输通道TPVPVCVPVCVPVCVPVPVCVPVCVC9.3 ATM虚连接(linji)第17页/共29页第16页/共29页第十六页，共30页。 （3 3）VPIVPI虚通道(tngdo)(tngdo)标识 & VCI & VCI虚通路标识ATMATM物理连接物理连接VCI=4VPI=1VPI=2VCI=5VCI=6VCI=2VCI=3VCI=4注意注意(zh y)(zh y)：VPIVPI和和VCIVCI一起标识一个虚连接！一起标识一个虚连接！ 9.3 ATM虚连接(linji)第18页/共29页

12、第17页/共29页第十七页，共30页。 （4）VPC：虚通道连接 在一条通信线路上具有相同的VPI的信元所占有的子信道叫做一个(y )VP链路（VP Link）。多个串连的VP链路构成了一个(y )VPC； VPC的用户可以在该VPI的内部透明地分配VCC，这些VCC具有相同的路经。 仅基于虚通道标识符（VPI）的值来进行交换。VP连接（VPC）VP链路VP链路VP链路VPIXVPIyVPIZ9.3 ATM虚连接(linji)第19页/共29页第18页/共29页第十八页，共30页。 （5）VCC：虚通路连接 一个VPC中传送的具有相同的VCI的信元所占有的子信道叫做一个VC链路（VC Link

13、）。多个串连的VC链路构成了一个VC连接（VCC）； 基于(jy)虚通道标识符（VPI）和虚通路标识符（VCI）二者综合值的基础上进行交换 。VC连接（VCC）VC链路VC链路VC链路VCIXVCIyVCIZ9.3 ATM虚连接(linji)第20页/共29页第19页/共29页第十九页，共30页。交换机交换机 2VPI=12VCI=15VPI=16VCI=08ATMUNIATMUNIVPI=01VCI=06TPTPVPI=05VCI=09VPI=01映射为映射为VPI=12 VPI=12映射为映射为VPI=16 VPI=16映射为映射为VPI=05VCI=06映射为映射为VCI=15 VCI=

14、15映射为映射为VCI=08 VCI=08映射为映射为VCI=09交换机交换机 1交换机交换机 3VPIVPI和和VCIVCI都用来作为信元通过网络都用来作为信元通过网络(wnglu)(wnglu)的路由。注意在一条特定的传输通道中的路由。注意在一条特定的传输通道中VPIVPI和和VCIVCI的值必须是唯一的。因此，两个的值必须是唯一的。因此，两个ATMATM交换机可以独立地使用各自的交换机可以独立地使用各自的VPIVPI和和VCIVCI。 9.3 ATM虚连接(linji)第21页/共29页第20页/共29页第二十页，共30页。 三、VPVP交换和VCVC交换 （1 1）VPVP交换 仅变换

15、VPIVPI值而不改变VCIVCI值的交换：一个VPVP内所有信元同时(tngsh)(tngsh)被映射到另一个VPVP内的过程。 只完成VPVP交换的ATMATM交换机常被称为ATMATM交叉连接设备 9.3 ATM虚连接(linji)第22页/共29页第21页/共29页第二十一页，共30页。 （2）VC交换 指VPI值与VCI值都要改变(gibin)的交换,：指同一个VP内或不同VP内的VC之间的交换。A T MA T M 交 换机VPI1VPI1VPI2VPI2VCI1VCI1VCI2VCI2VCI3VCI3VCI4VCI4VPI3VPI3VPI4VPI4VCI8VCI8VCI7VCI7

16、VCI6VCI6VCI5VCI51 12 2 3 34 45 56 67 78 89.3 ATM虚连接(linji)第23页/共29页第22页/共29页第二十二页，共30页。ATMATM的交换的交换(jiohun)(jiohun)过程过程45/2664/1229/3329/33145/262VPI/VCI端口VPI/VCI端口输入输出ATMATM交换机的作用交换机的作用(zuyng)(zuyng)是：根据输入信元的是：根据输入信元的VPI/VCIVPI/VCI标识以及它本身在标识以及它本身在建立连接时产生的路由表，将该信元转发到相应的输出端口，并对该信元的建立连接时产生的路由表，将该信元转发到

17、相应的输出端口，并对该信元的头部进行适当处理。头部进行适当处理。 第24页/共29页第23页/共29页第二十三页，共30页。四、虚连接(linji)(linji)的建立9.3 ATM虚连接(linji)第25页/共29页第24页/共29页第二十四页，共30页。 虚连接建立的两种方式： 交换虚连接（SVC） VPI/VCI表通过信令动态地建立与分配 ； 用户需要通信时，通过信令建立的虚连接 ； 通信结束时，再由信令释放信道。 SVC是ATM网络中使用的主要通信方式。 永久虚连接（PVC） VPI/VCI表由网络管理员设置和更新(gngxn) ； PVC一旦建立一直保持； 仅用在一些特殊场合和特殊

18、用户 ：带宽租用。9.3 ATM虚连接(linji)第26页/共29页第25页/共29页第二十五页，共30页。9.4 ATM的统计的统计(tngj)复用复用ATMATM的最大特点，是对任何形式的业务分布都能达到最佳的最大特点，是对任何形式的业务分布都能达到最佳的网络资源利用率，要达到这一目标就要对网络资源进行的网络资源利用率，要达到这一目标就要对网络资源进行统计统计(tngj)(tngj)复用。复用。怎样理解统计怎样理解统计(tngj)(tngj)复用呢？复用呢？在保证业务质量要求的前提下，在各业务间动态的分配网在保证业务质量要求的前提下，在各业务间动态的分配网络资源，以达到最佳的资源利用率。络资源，以达到最佳的资源利用率。第27页/共29页第26页/共29页第二十六页，共30页。任何业务先要在一个缓冲器任何业务先要在一个缓冲器内排队，按照到达的先后和内排队，按照到达的先