高级计算机网络第四章课件

1、高级计算机网络第四章高级计算机网络第四章内容提要3.1 ATM技术概述 3.2 ATM的协议体系结构 3.3 ATM的逻辑连接 3.4 ATM的信元 3.5 ATM的服务类别 3.6 ATM的服务质量QoS 3.7 ATM局域网 2022/9/102史忠植 高级计算机网络内容提要3.1 ATM技术概述 2022/9/34史忠植 3.1 ATM技术概述 ATM是英文“Asynchronous Transfer Mode”（异步传输方式）的缩写。这里的“异步”与PC MODEM通信中使用的术语“异步”不是一回事。在ATM中“异步”是指ATM取得它的非通道化带宽分配的方法。当术语同步和异步用于传输方

2、式时，是指多路复用的方案：把来自许多发送源的交通量混合在一起，输出到同一物理网络通路上。在同步传输方式中，每个发送源被分配一个基于位置的固定带宽；在频分复用（FDM）中是频段，在时分复用（TDM）中是时间槽。ATM则根本不是基于在数据流中的位置，而是用一个头来标志它是谁的交通量以及它前往何处。异步表明ATM的数据包可能出现的时间是不规则的，这种不规则的时间取决于应用程序的性质，而不是传输系统的成帧结构。2022/9/103史忠植 高级计算机网络3.1 ATM技术概述 ATM是英文“Asynchro转送方式（Transfer Mode)概念传输：信息在物理媒体上的传送复用：多个信息流共用一条信道

3、交换：在多个信息流汇集的中心点上，选择各个信息流的出向。参考书目：ITU-T I 系列建议：B-ISDN2022/9/104史忠植 高级计算机网络转送方式（Transfer Mode)概念传输：信息在物理媒传输（Transmission)媒质和信息传送方法：光纤电缆卫星微波/无线电波技术指标：误码率、速率、时延2022/9/105史忠植 高级计算机网络传输（Transmission)媒质和信息传送方法：2022复用(Multiplex)同步时分复用分组时分复用异步时分复用2022/9/106史忠植 高级计算机网络复用(Multiplex)同步时分复用2022/9/38史忠同步时分复用（Sync

4、hronous Time Multiplex)定义帧和时隙等分信道仅凭时间轴上的位置就足以区分出各个信道参考书目：复接技术、SDH1231231232022/9/107史忠植 高级计算机网络同步时分复用（Synchronous Time Multip分组时分复用封装报头参考书目：分组交换、Internet、TCP/IP123122022/9/108史忠植 高级计算机网络分组时分复用封装123122022/9/310史忠植 高级同步时分交换电路交换同步时分交换数字逻辑电路实现2022/9/109史忠植 高级计算机网络同步时分交换电路交换2022/9/311史忠植 高级计算机分组交换基于计算机的交

5、换存储转发2022/9/1010史忠植 高级计算机网络分组交换基于计算机的交换2022/9/312史忠植 高级计比较时延线路利用率用途：话音和数据2022/9/1011史忠植 高级计算机网络比较时延2022/9/313史忠植 高级计算机网络80年代的想法：ATM的初衷综合两种转送方式综合提供两种业务后来发生了许多变化2022/9/1012史忠植 高级计算机网络80年代的想法：ATM的初衷综合两种转送方式2022/9/3ATM历史 1980：窄带ISDN被采用 80年代早期：快速分组交换的研究 80年代中期：B-ISDN研究小组成立 1986：ATM被选作B-ISDN的方法 1989年6月：48

6、+5选定(64+5 对 32+4) 1991年10月：ATM论坛成立 1992年7月：ATM论坛发布UNI v2 1993：UNI v3 近来：PNNI-1, UNI 4.02022/9/1013史忠植 高级计算机网络ATM历史 1980：窄带ISDN被采用2STMn STM使用时分复用(TDM)STM uses Time Division Multiplexing (TDM).n TDM中，时间分成时间片，固定数目的时间片k个分成一组构成一帧。帧按时间重复。In TDM, time is divided into slots, but a fixed no. of slots, say k,

7、 are grouped together to form a frame, which repeats in time. n 对应于特定信道的时间片在帧中的相对位置固定。整个系统包括k个带宽相同的信道。All the slots that are located at the same relative position in each frame belong to a particular channel. The total system consists of k channels of equal bandwidth. n2022/9/1014史忠植 高级计算机网络STMn STM

8、使用时分复用(TDM)2022/9/3STMn 用户被预先指定了传输的时间片无论他是否有数据要发。Each user is allocated preassigned time slots for transmission irrespective whether the data is ready to send or not. n 同一连接可以和多个TDM信道联系。这形成了多速率电路交换网络。More than one TDM channel can be associated with the same connection. This creates a multi-rate circ

9、uit switched network. n STM有所有电路交换的低效之处。STM has all the inefficiencies associated with circuit switching.n2022/9/1015史忠植 高级计算机网络STMn 用户被预先指定了传输的时间片无论他是否有数据ATM n 基于交换的点对点结构Switched point-to-point architecture n 分组交换Packet Switchingn 快速分组交换Fast Packet Switchingn 基于硬件的交换设计Hardware based switch designn

10、固定大小的小包Fixed size short packetsn2022/9/1016史忠植 高级计算机网络ATM n 基于交换的点对点结构2022/9/ATMn 面向连接的范例Connection-oriented paradigmn 没有链接对链接的流控和差错控制No link-by-link flow and error control n 资源预定和呼叫录入控制Resource Reservation and Call Admission Control n 异步时分复用Asynchronous Time Division Multiplexing2022/9/1017史忠植 高级计算

11、机网络ATMn 面向连接的范例2022/9/319史ATMn 面向连接的范例Connection-oriented paradigmn 没有链接对链接的流控和差错控制No link-by-link flow and error control n 资源预定和呼叫录入控制Resource Reservation and Call Admission Control n 异步时分复用Asynchronous Time Division Multiplexing2022/9/1018史忠植 高级计算机网络ATMn 面向连接的范例2022/9/320史3.2 ATM的协议体系结构 2022/9/101

12、9史忠植 高级计算机网络3.2 ATM的协议体系结构 2022/9/321史忠植 3.2 ATM的协议体系结构 用户平面 User plane（U-plane）：提供用户信息的传送，同时传送相关的控制信息（如流量控制，差错控制）。 控制平面 Control plane（C-plane）：用于建立网络连接并管理这些连接，同时还包括释放连接。 管理平面 Management plane（M-plane）：包括两个功能，层管理和面管理。面管理没有层结构，它执行与系统整体相关的管理功能和提供在所有平面之间的协调；层管理用来管理层中的实体，并执行OAM业务（operation，administratio

13、n and management）。 2022/9/1020史忠植 高级计算机网络3.2 ATM的协议体系结构 用户平面 UserATM协议物理层ATM层AAL层控制平面管理平面用户平面 物理层ATM层AAL层用户平面控制平面管理平面2022/9/1021史忠植 高级计算机网络ATM协议物理层 物理层ATM层AAL层用户平面控制平面管理物理层 ATM的物理层可以用SONET或SDH作载体，它也可以用其它的承载技术，就像DS3，E3或者FDDI. 2022/9/1022史忠植 高级计算机网络物理层 ATM的物理层可以用SONET或SDH作载体，物理层AALATM SDH/SONET（55Mbit

14、/s） DS3（45Mbit/s） DS1（1.544Mbit/s） FDDI PHY/PMD（100Mbit/s） STP（155Mbit/s） UTP（12.96Mbit/s） UTP（12.96Mbit/s） UTP（25.96Mbit/s） Wireless2022/9/1023史忠植 高级计算机网络物理层AALATM SDH/SONET（55Mbit/s）物理层在各种物理或逻辑线路上传送ATM信元的方法直接方法、SDH、PDH、无线、xDSL不同的媒体性质导致不同的物理层协议2022/9/1024史忠植 高级计算机网络物理层在各种物理或逻辑线路上传送ATM信元的方法2022/9SDH

15、STM-0、STM-1、STM-4、STM-16级连的和非级连的2022/9/1025史忠植 高级计算机网络SDHSTM-0、STM-1、STM-4、STM-16202SDH传输要求传送SDH帧头的要求同步OAM为什么不直接用光纤：复用OAM2022/9/1026史忠植 高级计算机网络SDH传输要求传送SDH帧头的要求2022/9/328史忠植级连STM-4、STM-16VC-4、VC-4c2022/9/1027史忠植 高级计算机网络级连STM-4、STM-162022/9/329史忠植 高反复用（Inverse Multiplex)需求问题：排序问题：部分损坏2022/9/1028史忠植 高

16、级计算机网络反复用（Inverse Multiplex)需求2022/9信元定界失步准同步同步失步准同步同步2022/9/1029史忠植 高级计算机网络信元定界失步失步准同步同步2022/9/331史忠植 高级ATM层无反馈重发不保证无误码无序号保证顺序虚电路：VP和VC类型：PTI2022/9/1030史忠植 高级计算机网络ATM层无反馈重发2022/9/332史忠植 高级计算机网面向连接用户名主机物理端口地址网络物理端口地址连接符路由分段的路由2022/9/1031史忠植 高级计算机网络面向连接用户名2022/9/333史忠植 高级计算机网络ATM适配层ATM适配层记为AAL(ATM Ad

17、aptation Layer)，它是依赖服务的。为了支持不直接基于ATM的信息传输协议，需要在ATM之上使用一个适配层。AAL将高层信息映射到ATM信元中，以便将其通过ATM网络运输，然后再将这些信息从ATM信元中取出提交给高层。2022/9/1032史忠植 高级计算机网络ATM适配层ATM适配层记为AAL(ATM AdaptatiAAL服务 传输差错处理 分段和重装，以便使较大的数据块在ATM信源信息字段上被承载。 处理丢失和错误插入的信元 流量控制和定时控制2022/9/1033史忠植 高级计算机网络AAL服务 传输差错处理2022/9/335史忠植 高服务种类A类B类C类D类源端和目的端

18、之间的定时关系需要不需要比特率恒定可变连接方式面向连接无连接AAL协议类型1类型2类型3/4类型52022/9/1034史忠植 高级计算机网络服务种类A类B类C类D类源端和目的端之间的定时关系需要不需AAL协议 为了支持不同的服务类别，在AAL级上已经定义了一整套协议。AAL层被组织成两个逻辑子层：汇聚子层CS（Convergence Sublayer）和拆装子层SAR（Segmentation and Reassembly）。汇聚子层提供支持特定AAL应用所需的功能。每一个AAL用户通过服务访问点（SAP）连到AAL。SAP就是应用进程的地址。因此这个子层是依赖于服务的。 SAR子层负责把从

19、CS处接受到的信息打包成信元传输，并在另一个端系统将信息解包。2022/9/1035史忠植 高级计算机网络AAL协议 为了支持不同的服务类别AAL 1电路仿真(CE)信元丢失的处理：序号时钟同步2022/9/1036史忠植 高级计算机网络AAL 1电路仿真(CE)2022/9/338史忠植 高级AAL协议提供的服务总体功能SAR的功能CS的功能类型1用恒定比特率（CBR）传送SDU传送源端和目的端之间的结构信息传送源端和目的端之间的定时信息指示没有被类型1恢复的丢失或差错信息分拆与重装处理信元时延变化处理信元负荷装配时延处理丢失和误差入信元目的端源时钟频率恢复接收端源数据结构恢复监控与处理PC

20、I比特差错监控用户信息的比特差错并做出纠正措施在CS-PDU和SAR-PDU之间映射说明CS功能存在编号差错保护处理信元时延变化处理丢失和误差入信元对某些服务在目的端恢复时钟频率传送结构信息对高质量视像和声音进行前项纠错报告端到端性能状况2022/9/1037史忠植 高级计算机网络AAL协议提供的服务总体功能SAR的功能CS的功能类型1AAL协议类型2用可变比特率（VBR）传送SDU传送源端和目的端之间的定时信息指示没有被类型2恢复的丢失或差错信息分拆与重装处理信元时延变化处理丢失和误差入信元目的端源时钟频率恢复接收端源数据结构恢复监控与处理首部和尾部比特差错监控用户信息的比特差错并做出纠正措

21、施尚待研究尚待研究2022/9/1038史忠植 高级计算机网络AAL协议类型2用可变比特率（VBR）传送SDU分拆与重AAL协议类型3/4报文模式的服务流模式的服务保证运行不保证运行分拆与重装差错检测序号一致性复用差错检测和处理说明缓存分配大小2022/9/1039史忠植 高级计算机网络AAL协议类型3/4报文模式的服务分拆与重装差错检测AAL协议类型5报文模式的服务流模式的服务保证运行不保证运行分拆与重装处理拥塞信息处理丢失优先级信息差错检测和处理填充处理拥塞信息处理丢失优先级信息2022/9/1040史忠植 高级计算机网络AAL协议类型5报文模式的服务分拆与重装差错检测和处AAL 5不等长

22、信息嵌入等长的信元连接-非连接校验码：错误接收的判断效率因素：信头比例，不满的净荷2022/9/1041史忠植 高级计算机网络AAL 5不等长信息嵌入等长的信元2022/9/343史忠植3.3 ATM的逻辑连接 由ATM交换机和ATM端节点构成Consists of ATM switches and ATM endpointsn 交换机用点到点链路连接端节点Switches connect endpoints via point-to-point linksn 端节点 = 计算机，家用终端，路由器等Endpoints = computers, home terminals, routers,

23、etc2022/9/1042史忠植 高级计算机网络3.3 ATM的逻辑连接 由ATM交换机和3.3 ATM的逻辑连接2022/9/1043史忠植 高级计算机网络3.3 ATM的逻辑连接2022/9/345史忠植 高级接口 用户网络接口(UNI)User-network interface (UNI)n 端接点和交换机之间的接口Interface between the endpoint and the switch.n 处理呼叫建立和相关的功能It handles call setup & related control functions. 网络节点接口(NNI)Network-node i

24、nterface (NNI)n 2个ATM网络或ATM交换机之间的接口Interface between 2 ATM networks or 2 ATM switches.n 处理交换机之间的路由和呼叫控制功能It handles routing & call control functions between switches. 私有UNI，私有NNI(PNNI)Private UNI, Private NNI (PNNI)n 私有ATM网络的UNI & NNIUNI & NNI for private ATM network 公共UNI，公共NNIPublic UNI, Public NN

25、In 公共ATM网络的UNI & NNIUNI & NNI for public ATM network 宽带载体间接口(B-ICI)Broadband Inter-Carrier Interface (B-ICI) n 公共ATM网络间的接口Interface between public ATM networks2022/9/1044史忠植 高级计算机网络接口 用户网络接口(UNI)业务网络（IP、FR、DDN、.)ATM网络VP网络VC网络VC网络VP网络2022/9/1045史忠植 高级计算机网络ATM网络VP网络VP网络2022/9/347史忠植 高级虚通路连接VCC在ATM中的逻辑

26、连接被称为虚通路连接VCC(Virtual Channel Connection)。VCC与X.25中的虚电路或帧中继中的数据链路连接相似；它是ATM网络中的基本交换单位。VCC是在两个端用户之间通过网络被建立起来的，由固定大小的信元组成的可变速率的全工的通信流通过该连接进行传输。VCC也用在用户网络交换（控制信令）和网络与网络的交换（网络管理和路由选择）中。对于ATM，还有另一个处理子层，这个子层与虚通道（Virtual path）概念相关。一个虚通道连接VPC（Virtual Path Connection）是一捆有相同端点的虚通路连接VCC。这样，流过一条VPC中的所有的全部信元沿着相同

27、的通道被交换。 2022/9/1046史忠植 高级计算机网络虚通路连接VCC在ATM中的逻辑连接被称为虚通路连接VCC(虚通道VPC虚通道的概念是为了响应高速连网的趋势而提出来的，在高速连网的情况下，网络控制费用成为占整个网络开销越来越多的一部分。虚通道技术有利于节省控制费用，因为它将共享公共通道的连接捆成一捆通过网络到一个网络用户单元。这样一来，网络管理动作能够被应用到一个少量的连接组而代替大量的单个连接。2022/9/1047史忠植 高级计算机网络虚通道VPC虚通道的概念是为了响应高速连网的趋势而提出202使用虚通道的一些优点 简化了网络体系结构：网络传输功能可分解为与单个逻辑连接（虚通路

28、）相关的功能和与逻辑连接组相关的功能（虚通道）。 网络性能和可靠性增加了：网络处理更少的、聚集起来的实体。 降低了处理开销和缩短了连接建立时间：虚通道一旦建立，剩下的工作就不多了。通过在一条虚通道连接上预留容量以防后来呼叫的到达，新的虚通路连接可以通过在虚通道连接的端点执行简单的控制功能来建立；在转接结点中无需进行呼叫处理。因此，在已有的虚通道中增加新的虚通路涉及的处理很少。网络服务的增强：虚通道一般用在网络的内部，但端用户也看的见它。端用户可以定义封闭的用户组或由一组虚通路组成的封闭网络。2022/9/1048史忠植 高级计算机网络使用虚通道的一些优点 简化了网络体系结构使用虚通路来建立呼叫

29、 2022/9/1049史忠植 高级计算机网络使用虚通路来建立呼叫 操作步骤 n A发送信令消息给交换机XA sends a signaling message to switch X.n 交换机X处理这个消息，并进行呼叫录入控制Switch X processes it and performs call admission control.n 交换机X通过NNI信令通知其他交换机Switch X signals other switch using NNI signaling.n 如此重复，直到抵达交换机YThis repeats until it reaches switch Y.n 交

30、换机Y通过UNI信令通知BSwitch Y signals B using UNI signaling.n B用接受呼叫的信息回答B replies with call acceptance message.n AB之间的VC建立VC established between A & B. 2022/9/1050史忠植 高级计算机网络操作步骤 虚通路连接特性 否 否 否 否 否 服务质量：给一个VCC用户提供用一些参数指明的服务质量QOS。 交换的合办永久的虚通路连接：一个交换VCC是一个按需建立的连接，它需要呼叫控制信令来建立和释放。一个半永久VCC的持续时间较长，它由网络配置或网络管理动作来

31、建立。 信元序列的完整性：在VCC内传输信元的次序保持不变。通信量参数协商和使用监管：在一个用户和网络之间，每一个VCC的通信量参数都可以进行协商。网络监视输入到VCC的信元以便确保协商好的参数不被违反。 虚通路标识符被限制在一个VPC内：一个或多个虚通路标识符，可能无法由VPC的用户使用，但是可以保留给网络使用。2022/9/1051史忠植 高级计算机网络虚通路连接特性 否 3.3+ATM信令系统 用户侧的建立/拆除电路控制业务质量的基础信令内容建立/拆除带宽参数质量要求信令种类信令标准2022/9/1052史忠植 高级计算机网络3.3+ATM信令系统 3.3+ATM信令系统 信令虚电路Si

32、gnaling Virtual Channel (Signaling VC) n 信令信息是通过信令虚电路发送。Signaling messages are carried in signaling VC信令虚电路默认VPI/VCI = 0/5Signaling VC has a default VPI/VCI = 0/5n 为所有在这个UNI处的信令消息所共用。This is shared by all signaling messages over the UNI.n 使用元信令协议建立信令VC。这是当ATM端系统连接到网络时系统配置的一部分。Use metasignaling proto

33、col to setup the signaling VC. This is part of network configuration when ATM end system is connected to the ATM network.n 信令VC作为一个PVC建立的。The signaling VC is setup as a PVC.n 元信令协议是一种管理协议。The metasignaling protocol is a management protocol.n 信令协议控制该通过该UNI的虚路径和虚电路。Signaling VC controls VP & VC across

34、 the UNI. 2022/9/1053史忠植 高级计算机网络3.3+ATM信令系统 ATMUNI和NNI操作的信令协议堆栈 2022/9/1054史忠植 高级计算机网络ATMUNI和NNI操作的信令协议堆栈 信令协议模型和SAAL 2022/9/1055史忠植 高级计算机网络信令协议模型和SAAL 信令协议模型和SAAL Q2931(ITU-T)中指定Specified in Q2931 (ITU-T) SAAL支持Q2931Q2931 is supported by Signaling AAL (SAAL) SAAL=服务相关部分(服务相关集中子层(SSCS)+公共 部分(CP)SAAL

35、 = Service Specific Part (Service Specific ConvergenceSublayer (SSCS) + Common Part (CP) SAAL CP使用AAL5 CPSAAL CP uses AAL5 CPn 不提供可靠性No reliability SSCS=服务相关面向连接协议(SSCOP)+服务相关调和功能SSCS = Service Specific Connection Oriented Protocol (SSCOP)+ Service Specific Coordination Function (SSCF) SSCOP(Q2110)是

36、一种通过出错重发实现的可靠协议。SSCOP (Q2110) is a reliable protocol providing error recovery via retransmission. SSCF(Q2130)将Q2931消息映射成SSCOP形式。SSCF (Q2130) maps Q2931 messages into the SSCOP. 2022/9/1056史忠植 高级计算机网络信令协议模型和SAAL SAAL Structure & Process 2022/9/1057史忠植 高级计算机网络SAAL Structure & Process Q.2931信令消息格式 协议分隔

37、符(1字节)Protocol Discriminator (1 octet)n 协议类型Types of protocol eg. Q.2931, X.25, etc 呼叫索引(4字节)Call Reference (4 octets)n 局部呼叫标识，由呼叫端机分配Local identifier of the call, assigned by calling endstation 消息类型(2字节)Message Type (2 octets)n 消息类型，例如：建立，连接，拆除等Type of message eg. setup, connect, release, etc 消息长度(

38、2字节)Message Length (2 octets)n 消息长度Length of message 信息元素(可变长度)Information Elements (IEs) (variable length)n 根据消息类型而变Required dependent on Message Type2022/9/1058史忠植 高级计算机网络Q.2931信令消息格式 信息元素 AAL参数AAL Parameters (4-21 octets)n AAL类型和参数AAL type and its parameters ATM业务流描述符ATM Traffic Descriptor (12-30

39、 octets)n 业务描述Traffic descriptor 宽带承载能力Broadband Bearer Capability (6-7 octets)n 服务级别：A,C,XClass of service: A, C, Xn 业务流类型：UBR, CBR, VBRTraffic type: UBR, CBR, VBRn 计时：端到端Timing: end-to-endn 修剪：是或否Clipping: Yes or Non 连接：点到点；点到多点Connection: Point-to-point, Point-to-multipoint 宽带高层信息Broadband Higher

40、 Layer Information (4-13 octets)n 该信息透明的在网络中传输，被接受方用来检测兼容性This information is transferred transparently across the network & is used for compatibility checking by receiver. 2022/9/1059史忠植 高级计算机网络信息元素 信息元素 宽带低层信息Broadband Lower Layer Information (4-17 octets)n 低层兼容性检测Lower layer compatibility checkin

41、gn 网络必须能够支持Mandatory for network to support 被呼叫方序号Called Party Number ( 25 octets)n 目标地址Destination address (mandatory) 被呼叫方子地址Called Party Subaddress ( 4-25 octets)n 用于私有网络Destination subaddress for private network 连接标识Connection Identifier ( 9 octets)n 和该呼叫相关的VPI和VCIVPCI & VCI values associated wi

42、th the call 服务质量参数QoS Parameters ( 6 octets)n 每个方向的连接服务质量参数QoS class for each direction of connection2022/9/1060史忠植 高级计算机网络信息元素 信令消息类型 呼叫建立Call establishmentn 启动 - 初始化呼叫SETUP- Initiate the call n 呼叫处理 - 呼叫启动开始CALL PROCEEDING- Call setup has begunn 连接 - 呼叫已经接受CONNECT- Call has been acceptedn 连接确认 - 呼

43、叫确认CONNECT ACKNOWLEDGE- Call acknowledged 呼叫清除Call clearingn 拆除 - 初始化清除过程RELEASE- Initiate call clearingn 拆除完成 - 呼叫已被清除RELEASE COMPLETE- Call has been cleared 状态Statusn 状态咨询 - 获取状态信息STATUS ENQUIRY- Get status messagen 状态 - 汇报状态STATUS- Report status 2022/9/1061史忠植 高级计算机网络信令消息类型 3.4 ATM的信元 ATM又称信元中继（c

44、ell relay）。在概念上同帧中继类似。ATM所面临的挑战是建立一种物理网络，包容所有先前的网络功能和服务，还要能适应未来服务需求的改变而免遭淘汰。内由一个现存的网络能够做到这一点。正因为如此，网络才会有五花八门的互相分离的类型。因此就像建造房屋那样，ATM要发明可以建造任何需要的或想要的种类的网的砖瓦。这种砖瓦就是ATM的信元。2022/9/1062史忠植 高级计算机网络3.4 ATM的信元 3.4 ATM的信元 ATM可以看作是一种特殊的分组型传递方式，建立在异步时分复用基础上，使用不连续的数据块进行数据传输，并允许在单个物理接口上复用多条逻辑连接。在ATM中，每一个逻辑连接上的信息流

45、量都被组织成固定大小的称为信元（cell）的分组。每个信元包含5字节的信息头与48字节的信息段。ATM的目标是要提供一种高速，低延迟的多路复用和交换网络以支持用户所需进行的多种类型的业务传输，如声音，图像，视频，数据等。2022/9/1063史忠植 高级计算机网络3.4 ATM的信元 ATM的信元格式 2022/9/1064史忠植 高级计算机网络ATM的信元格式 ATM的信元格式 2022/9/1065史忠植 高级计算机网络ATM的信元格式 GFC字段 可用在本地用户网络接口的信元流量控制上。它能够用来帮助用户进行通信流量的控制以支持各种不同的服务质量。这个字段的一个可能的用途是提供一个为了按

46、照服务类型对信息流进行控制的多优先级的指针。在任何情况下，GFC机制旨在用来缓和网络中的短期超载情况。2022/9/1066史忠植 高级计算机网络GFC字段 虚通道标识符VPI 网络路由选择字段的一部分。它在用户-网络接口是8 Bit的，在网络节点接口则是12 Bit的。虚通路标识符VCI用于端用户之间的路由选择。它的功能很像一个服务访问点（service access piont）。2022/9/1067史忠植 高级计算机网络虚通道标识符VPI 载荷类型PT（Payload Type）字段 指示出信息字段中所装信息的类型。第一个比特是0值就表示用户信息，即从上一个高层来的信息。在这种情况下，

47、第二个比特表示是否拥塞已经发生；第三个比特称为服务数据单元（SDU）的类型比特，它可用来区分同属一个连接的两类ATM SDU。SDU指的是48字节的信元负荷。 载荷类型字段第一个比特值是1，就表示这个信元承载网络管理或维护信息。这种表示使得可以将网络管理信元插入到用户的VCC中而不影响用户的数据。因此，它能提供带内控制信息。2022/9/1068史忠植 高级计算机网络载荷类型PT（Payload Type）字段 信元丢弃优先级CLP（Cell Loss Priority） 用来在网络发生拥塞的情况下为网络提供指导。CLP为0值是表示一个相对高优先级的信元，这种信元不应该被丢弃，除非没有其它可用

48、的选择。CLP值为1，表示这个信元在网络内可以丢弃。2022/9/1069史忠植 高级计算机网络信元丢弃优先级CLP（Cell Loss Priority）头部差错控制HEC（Header Error Control）字段 该字段是基于头部剩余32 bit进行计算的。 用来产生编码的多项式是X8 +X2 +X+1。该编码不仅可用于差错检测，而且在某些情况下也可用于差错纠正。这是因为编码中有足够的冗余信息可用于从一定差错模式中恢复原有信息。差错保护功能提供了从首部有单个比特的差错中恢复过来，并且在突发差错情况下使接受方将首部有差错的信元当成正确信元的概率大大降低。光纤传输系统的差错通常包括单个比

49、特差错和相对较大的突发性差错。2022/9/1070史忠植 高级计算机网络头部差错控制HEC（Header Error ControlATM信元长度 ATM信元长度只有53字节。在一个以太网上允许的最小帧长度是64字节。ATM信元长度设置的这样小是有许多原因的。它基本上是语音需求和图像文件传送这样的数据应用需求之间的一个折衷。整个思想是避免等待长分组完成传输所引起的长的不可预料的时延。2022/9/1071史忠植 高级计算机网络ATM信元长度 3.5 ATM的服务类别 在ATM网络中，端系统使用服务种类来表示所需的服务类型。ATM论坛定义过以下的服务种类： 实时服务 恒定比特率（CBR） 实时

50、可变比特率（rt-VBR） 非实时服务 非实时可变比特率（nrt-VBR） 可用比特率（ABR） 不指明比特率（UBR）2022/9/1072史忠植 高级计算机网络3.5 ATM的服务类别 恒定比特率（CBR） CBR服务也许是最容易定义的服务。CBR用于支持这样的应用，它需要在整个连接持续期间具有连续可用的恒定数据率，并对传输时延有相对严格的上限要求。CBR通常用于未压缩声音和视像信息。其应用的例子包括： 视频会议（videoconferencing） 交互的声音（如电话） 声音/视像分发（如电视、远程学习、收费电视） 声音/视像度区（如点播视像、声音图书馆）2022/9/1073史忠植 高

51、级计算机网络恒定比特率（CBR） 实时可变比特率（rt-VBR） rt-VBR服务是用于对时间敏感的应用；这类应用对于时延和时延抖动有严格的要求。适合于rt-VBR的应用与适合于CBR的应用的主要不同之处是：rt-VBR应用的传输速率会随时间变化。相同的，一个rt-VBR信源具有突发性特征。Rt-VBR服务比CBR服务允许网络有更大的灵活性。网络能够在相同的容量上浮用大力哪个连接，而且仍然对每一个连接提供所需的服务。2022/9/1074史忠植 高级计算机网络实时可变比特率（rt-VBR） 非实时可变比特率（nrt-VBR） 对于一些非实时的应用，可以通过描述通信流量特性从而使网络能够在丢失和

52、时延方面提供服务质量的实质性改进。这些应用可以使用nrt-VBR服务。对于这样的服务，端系统指明峰值信元速率、持续信元速率或平均信元速率，以及一个衡量信元突发性或密集程度的度量。利用这些信息，网络就能够分配资源以便提供相对地的时延和最小的信元丢失。nrt-VBR服务能够用于具有严格时间响应要求的数据传输。2022/9/1075史忠植 高级计算机网络非实时可变比特率（nrt-VBR） 不指明比特率（UBR） 在任一给定时间，ATM网络的一部分容量用在承载CBR以及两类VBR的通信量上。由于一下一点或两点原因，网络会由一些富裕容量可用：（1）并不是所有的资源都被用于CBR和VBR业务量。（2）VB

53、R业务量的突发性特征意味着有时实际使用的容量会少于分配到的容量。所有为使用的容量都可以供UBR使用。这种服务适合于能够容忍可变时延和一些信元丢失的应用，基于TCP的服务就是这种应用的典型。2022/9/1076史忠植 高级计算机网络不指明比特率（UBR） 可用比特率（ABR） 使用ABR的应用指明了一个它所使用的峰值信源速率PCR（Peak Cell Rate）以及所需要的最小信源速率MCR（Minimun Cell Rate）。网络分配资源以便使得所有ABR应用都接受到的容量达到其MCR值。然后，任何未使用的容量都在全体ABR应用之间可公平的共享。ABR机制使用向信源发出显示反馈能确保公平的

54、分配容量。ABR未使用的资源可供UBR服务使用。使用ABR应用的一个例子是局域网互连。2022/9/1077史忠植 高级计算机网络可用比特率（ABR） ATM业务（数据）迄今为止的主流原因：宽带、快速的数据平台优势正在丧失2022/9/1078史忠植 高级计算机网络ATM业务（数据）迄今为止的主流2022/9/380史忠植 ATM业务（图像、VOD）优于IP：质量优于广播电视：双向优于普通电信电路：调度、广播、信令问题：范围不够广泛2022/9/1079史忠植 高级计算机网络ATM业务（图像、VOD）优于IP：质量2022/9/381ATM业务（话音）不够广泛的应用AAL 2IP电话2022/

55、9/1080史忠植 高级计算机网络ATM业务（话音）不够广泛的应用2022/9/382史忠植 ATM业务（电路调度）SDH电路调度ATM优势2022/9/1081史忠植 高级计算机网络ATM业务（电路调度）SDH电路调度2022/9/383史忠ATM业务（混合业务）话音/数据混合传输的场合例：移动通信2022/9/1082史忠植 高级计算机网络ATM业务（混合业务）话音/数据混合传输的场合2022/9/3.6 ATM的服务质量QoS（Quality of service） 服务质量对于ATM网络是一个非常重要的事项，其部分原因是因为它们用于诸如声频和视频这类实时交通。在建立一条虚电路时，端点用

56、户（典型的是在主机中的一个进程，代表客户）和 ATM网络层（代表网络运营者，或称载体部门）必须达成一个定义服务的协定。在公用网络的情况下，这个协定可以具有法律的效应。例如，如果载体部门同意信元丢失率不会超过每千兆位一个信元，而网络在实际运行过程中每千兆位丢失两个信元，那么客户就可以控告网络运营者违约。2022/9/1083史忠植 高级计算机网络3.6 ATM的服务质量QoS（Quality of ser客户和网络之间的协定 1. 将要提供的流量 2. 协定的服务 3. 答应的必要条件2022/9/1084史忠植 高级计算机网络客户和网络之间的协定 服务质量参数 2022/9/1085史忠植 高

57、级计算机网络服务质量参数 3.7 ATM局域网 u 第一代：以CSMA/CD和令牌环局域网为代表。第一代局域网提供了终端到主机的连接，并且以中等数据率支持客户服务器体系结构。u 第二代：以光纤令牌环局域网100Mbps的光纤分布式数据接口FDDI（Fiber Distributed Data Interface）为代表。它满足了主干局域网的需要，并且支持高性能的工作站。 第三代：以ATM局域网为代表。第三代局域网被设计成能够提供聚集的吞吐量和所需的多媒体应用的实时运输的保证。 2022/9/1086史忠植 高级计算机网络3.7 ATM局域网 第三代局域网 u 实时信息传输 规模可变的吞吐量 高传输容量 易于在LAN和WA