ATM基本概念原理和技术培训教材

1、nb0第一部分项目介绍pnb0pnb00 ATTM研究究部主要要从事宽宽带网络络和宽带带交换技技术的研研究开发发，正在在开发的的产品有有ATMM接入交交换机（2.5G）、ATM业务接入器和ATM LAN-SWITCH。这些产品的开发成果，将为公司在数据通信领域的研究填补空白，向数据通信领域迈出坚实的一步。在公用数据网及局域网的应用中，这些产品将大有可为。pnb00 INNTERRNETT迅速崛崛起，带带宽的需需求越来来越大，骨骨干网络络的压力力也越来来越大，ATM交换机的利用可以解决带宽的问题，同时为VOD等宽带多媒体业务筑起平台。宽带网络的的建设正正在从无无到有，从从小到大大，一步步一步地地

2、发展，中中国宽带带网的规规范正在在制订，邮邮电部已已经指出出了发展展宽带网网的路标标。据称称，20000年年以前中中国宽带带网会初初具规模模。pnb00 ATTM研究究部跟踪踪国际国国内动态态，研究究市场需需求，制制订了技技术先进进、堪称称一流的的总体方方案，完完成这个个方案，是是一项极极具挑战战性的任任务。第二部分 ATTM基本本概念、原原理和技技术一、ATMM技术的的特点异步转移模模式（AAsynnchrronoous Traansffer Modde, ATMM）技术术是一种种全新的的电信技技术，是是融合电电路模式式和分组组模式的的优点发发展而成成的。所所谓“转转移模式式”，CCCITT

3、T是这这样定义义的，转转移模式式就是在在电信网网路中传传输、复复用和交交换的诸诸方面。而而这里指指的“异异步”与与通常所所说的数数据通信信中的异异步传输输（如RRS2322C）不不同，它它并非是是传输码码流的异异步，而而是指被被分组的的用户信信息信元元不必像像TDMM中的时时隙那样样周期性性地出现现而占据据固定信信道，也也就是说说信元是是动态占占用信道道的。ATM信元元是ATTM网络络传送信信息的基基本载体体，CCCITTT规定其其长度为为53字节，分分成信头头（Heeadeer）和和净荷（Payload）两部分，信头为5字节，净荷为48字节。依据其位置不同，在用户网络接口（User Netw

4、ork Interface，UNI）、网络节点接口（Network Node Interface,NNI），信元格式略有区别，如图1.1。两者不同之处主要在信头中，UNI信元信头中有4比特的一般流量控制段（General Flow Control，GFC）用于用户一网络接口的流量控制，以防止信道过载。UNI信头的虚通道标识（Virtual Path Identifier, VPI）为8比特，虚通路87654321187654321信头（Heeadeer）5GFC/VVPIVPI1（5字节）6VPIVCI2信元净荷（Payload）VCI3(48字节节)VCIPTCLP453HEC5ATM信元元

5、格式UUNI/NNII信元信信头格式式GFC：一一般流量量控制，4比特PT：净荷荷类型，3比特VPI：虚虚通道标标识，88比特/112比特特CLP：信信元丢失失优先级级，1比特VCI：虚虚通路标标识，16比特特HEC：信信头误码码控制，8比特图1.1 AATM信信元格式式标识（Viirtuual chaanneel IIdenntiffierr, VVCI）为为16比特特，净荷荷类型（Payload Type, PT）为3比特，信元丢失优先级（Cell Loss Priority, CLP）为1比特，信头误码控制（Header Error Control, HEC）为8比特，而NNI信头的VP

6、I为12比特，其余与UNI信头相同。 AATM本本质上是是一种寻寻址型特特殊分组组转移模模式，它它将数字字化话音音、数据据及图像像等所有有的数字字信息分分割成固固定长度度的数据据块，在在每个数数据块前前加上一一个包含含地址等等控制信信息的头头（Heeadeer），从从而构成成一个信信元（CCelll），图图1.22（a）是将将用户信息用户信息其它用户信元信元装入用户信息的信元异步转移模模式（AATM）用户信息用户信息时隙125微秒帧125微秒帧125微秒帧时分复用方方式（TTDM）图1.2 TTDM与与ATMM的比较较待发送的信信息分解解成信元元并进行行多路复复用的过过程。电电路模式式中的传传

7、统时分分多路复复用（TTDM）技技术，采采用周期期为1225s的帧结结构，发发送信息息以字节节或比特特形式固固定加入入到每帧帧内的相相应时隙隙，在连连接建立立后，不不论有无无发送信信息，时时隙必定定属于该该连接，而而不能被被其它连连接占用用。图11.2(b)中中所示发发送信道道加入每每帧内的的第3时隙，这这种依据据帧内的的时隙位位置识别别通路的的复用方方式称为为位置复复用。而而ATMM复用方方式与分分组复用用方式有有些类似似，只要要信道上上存在的的空位置置就可将将发送信信息组成成的信元元加入信信道，显显然，信信元的复复用无周周期性和和固定位位置。由由于它依依靠信头头内的通通路标记记进行信信元的

8、识识别、传传送和交交换，因因此称作作标记复复用或统统计复用用。虽然然X.225或以以太网、令令牌环等等分组交交换中也也采用标标记复用用，但由由于分组组长度在在上限范范围内可可变，因因此每个个分组在在信道上上的位置置是任意意的，而而ATMM信元的的长度固固定，使使信元像像TDMM时隙一一样定时时出现。因因此，可可以采用用硬件电电路高速速地对信信头进行行识别、复复分接和和交换处处理，由由此可见见，ATTM复用用技术融融合了电电路模式式和分组组模式的的优点。信元形式的的ATMM网络和和分组形形式的传传统数据据网络的的本质区区别之一一就是AATM网网络采用用面向连连接的呼呼叫接续续方式。传传统数据据网

9、络如如以太网网、令牌牌环和FFDD采采用无连连接操作作方式，这这些网络络假设目目的端点点可用并并可接收收信息，每每个端点点必须检检查每一一分组的的路由标标记以此此确定是是否接收收该分组组。ATTM网络络的操作作类似于于电话呼呼叫接续续过程，在在通信前前必须在在源和目目的端之之间建立立连接，这这个连接接是一个个“虚连连接”，网网络根据据用户的的要求（如如峰值比比特率、平平均比特特率、信信元丢失失率、信信元时延延和信元元时延变变化等指指标），分分配VPPI/VVCI和和相应的的带宽，并并在交换换机中设设置相应应的路由由。所谓谓“虚连连接”是是指网络络依据VVPI/VCII对信元元进行处处理，当当该

10、用户户没有信信元发送送时，其其它用户户可占用用这个用用户的带带宽，但但其相应应的VPP/VCC连接依依然保持持。ATM技术术中最重重要的特特点是信信元的复复用、交交换和传传输过程程，均在在虚通路路（Viirtuual Chaanneel, VC）上上进行。虚虚通路是是ATMM网络链链路端点点之间的的一种逻逻辑联系系，是在在两个或或多点端端点之间间传送AATM信信元的通通信通路路，可用用于用户户到用户户、用户户到网络络、网络络到网络络的信息息转移，虚虚通道（Virtual Path, VP）是在给定参考点上具有同一虚通道标识符的一组虚通路。虚通路在传输过程中，将组合在一起构成虚通道，二者关系如图

11、1.3。ATM网络中不同用户的信元是在不同的VP、VC中传送，而不同的VP/VC利用各自的VP标识（VPI）和VC标识（VCI）来区分。物理传媒物理传媒VC11VC12VC13VC14VP11VP12图1.3 物物理传媒媒和VPP、VC的关关系ATM的连连接分为为虚通道道连接和和虚通路路连接，如如图1.4。VP的交交换设备备（通常常是交叉叉连接器器和集中中/分配器器）仅对对信元的的VPII进行处处理和变变换，功功能较为为简单，VC交换设备（ATM交换机、复接/分接器）则要同时对VPI/VCI进行处理和变换，功能较为复复杂。VVPI和和VCII只有局局部意义义，每个个VPII/VCCI在相相应的

12、VCVCVPVPVPVPVCVC虚通路连接(VCC)虚通道连接(VPC)用户终端交换节点用户终端虚通路连接(VCC)虚通道连接(VPC)VP/VC交换VP交换图1.4 AATM连连接的两两种类型型VP/VCC交换节节点被处处理，相相同的VVPI/VCII值在不不同的VVP/VVC链路路段并不不代表同同一个“虚虚连接”。图图1.55是由两两个网络络节点（NN1、NN2）和三个用户接入网（CPN1、CPN2及CPN3）组成的系统，从图中可以看出，CPN之间的连续经过网络节点NN交换时，VPI/VCI的值也被改变，例如，CPN1和CPN3之间的VP/VC连接在CPN1时为VP5/VC11，经过NN1

13、变为VP3/VC7，再经过NN2变为VP1/VC9，显然，同一连接在不同链路的VPI/VCI是不同的。图1.5 AATM网网络的选选路概念念前面提到，ATM网络在通信时必须进行呼叫连接，那么如何建立和释放虚通路（VC）呢？ATM网络有两个标准接口：UNI和NNI。在UNI处采用两种方法：信令方式式，这种种方式利利用UNNI信令令（如IITUT的Q.229311）自动动完成VVC连接接的建立立、释放放以及VVCI的的分配，具具体过程程包括（a）利用元信令（Meta-Sig-nalling）建立/释放一个用户用户信令的VC，而元信令的VPI/VCI和带宽都是预先给定的；(b) 利用用户信令建立/释

14、放一个用于用户通信的VC。预订方式式，这种种方式通通过网络络管理设设备设定定所需的的通信VVC（分分配VPPI/VVCI和和带宽）。在NNI处处建立/释放VCC也是这这两种方方法，但但其信令令方式采采用NNNI信令令（Noo.7信信令）。根据VC的的建立/释放方方法，可可将其分分成两种种：交换换虚通路路（Swwitcchedd Viirtuual Chaanneel, SVCC）和永永久虚通通路（PPermmaneent Virrtuaal CChannnell, PPVC）。SVVC是用用户需要要通信时时，通过过终端设设备由信信令建立立的虚通通路，SSVC类类似于电电话网的的用户线线路，只只

15、有经过过呼叫请请求，网网络为通通信双方方建立起起相应虚虚通路后后，才能能进行通通信，通通信完成成后，由由信令释释放SVVC。使使用SVVC的用用户对网网络资源源的利用用率高，通通信费用用较低，是是ATMM网络中中使用的的主要通通信方式式。PVVC是通通过网管管预先建建立的，不不论是否否有业务务通过或或终端设设备接入入，PVVC一直直保持，直直到由网网管释放放。因此此，PVVC类似似于电话话网中的的租用线线路，经经过PVVC连接的用用户需要要通信时时，不会会因通信信网络资资源不够够而导致致通信失失败。PPVC通通常用于于一些特特殊的用用户，如如元信令令VC必为为PVCC，某些些要求租租求固定定信

16、道带带宽的用用户可也也设定为为PVCC。使用用PVCC的用户户每次通通信时无无需呼呼呼叫请求求，操作作简便，通通信质量量好，但但其通信信费用很很高，且且不能充充分发挥挥ATMM网络的的优势，因因此，应应用范围围较小。ATM中用用户间有有两种连连接方式式：点对对点和点点对多点点。当两两个用户户进行通通信时，ATM网络采用点对点（Point to Point）的连接方式。多个用户之间需要通信时，采用点对多点（Point to Multipoint）连接方式，如图1.6。ATM交换ATM交换ATM交换ATM交换点对点点对多点图1.6 点点对点方方式与点点对多点点方式比比较为了实现点点对多点点方式，A

17、TM交换机应具有广播（Broadcast）和同播（Multicast）功能。广播是指一个用户对网络中所有用户进行信息传送的通信功能，这种方式通常是单向的，适用于电视、广播节目的传送；同播是指一个用户对网络中部分用户有选择地进行信元传递的通信功能，这种方式适用于多方交互业务，如多方电视会议等。二、ATMM分层结结构1、BIISDNN参考模模型 (1) B-IISDNN用户网络接接口（UUNI）物物理配置置模型BISDDN UUNI的的物理配配置与NNISDDN的极极其相似似，如图图2.11。BISDDN分成成公用网网和专用用网两部部分，AATM网网络的端端点通过过一个接接口边到到公用AATM交交

18、换机上上，这个个接口称称作用户户网络络接口（UNI），ATM论坛又把UNI分为公用UNI和专用UNI两种，UB、TB是公用UNI的参考点，而SB、R是专用UNI的参考点。专用专用ATM交换机BNT2公用ATM交换模块BLT/ET物理终端BNT1UBTB物理终端BNT1SBRATM端点BTE1BTE2ATM端点BTE1BTE2专用网公用网专用UNI公用UNI图2.1 BBISDDN用户户网络络接口物物理配置置模型UB是公用用网和带带宽用户户终端BBNT11之间的的接口，目目前，IITUT对此接接口的速速率传媒媒等特性性尚无具具体规定定，在各各厂商（如如AT&T、富富士通等等）的设设备中，通通常采

19、用用SDHH的1555Mbiit/ss STTM1和6222Mbiits/s SSTM4作为物物理传输输系统接接口标准准。TB接口和和UB一样，也也是公用用UNII，ITUUT将它定定义为BBNT11和BNT22之间的的接口标标准，目目前规定定了五种种标准接接口速率率：1.5444 Mbbit/s、2.0048 Mbiit/ss、51.84 Mbiit/ss、1555 Mbbit/s和6222 Mbbit/s，可可采用SSDH、PDHH传输系系统或纯纯信元形形式的传传输系统统。SB接口属属于专用用网UNNI，是是BNT22和BNT11或宽带带适配器器之间的的接口，经经常用于于局域网网及单位位内

20、部网网的UNNI。例例如，为为方便局局域网的的连接，ATM论坛规定了多种基于现有局域网物理传输系统的接口标准，如25 Mbit/s、51Mbit/s、100Mbit/s以及155Mbit/s接口，传输线路可以是非屏蔽双绞线（UTP）、屏蔽双绞线（STP）、同轴电缆或光纤。R接口，属属于专用用UNII，与前前三种接接口不同同之处在在于：UUB、TB和SB接口的的用户信信息是信信元形式式，而RR接口都都是非信信元形式式的终端端业务。R接口标准根据接入的终端种类确定，例如，当接入E1业务时，R接口遵循G.703建议，接入Ethernet时，遵循IEEE 802.3建议。公用UNII与专用用UNII的

21、区别别如下：公用UNNI是指指公用AATM网网络与用用户终端端设备的的接口，另另外，专专用网交交换机和和公用网网间的接接口也是是公用UUNI接接口，专专用UNNI则是是指专用用ATMM网络与与用户终终端设备备的接口口。链路类型型不同，在在专用UUNI中中，某些些链路只只能在很很短的距距离内工工作（例例如1000m以以内），显显然，这这种链路路不能用用于公用用UNII中。地址格式式不同，公公用ATTM网使使用ITTUT的E.1164地地址方式式，而专专用ATTM网则则可使用用E.1164或或OSII的DCCC和ICDD地址方方式。公用UNNI由ITUUT规定，而而专用UUNI由由ATMM论坛规规

22、定。显然，两种种UNII之间的的区别主主要是使使用的原原因，但但是，UUNI公公用网一一侧要比比专用网网一侧遵遵循更严严格的，必必须确保保专用设设备的失失效不会会引起公公用网的的失效。 (2) BISDDN协议议参考模模型为了简单明明了地描描述ATTM网络络功能，ITUT定义了BISDN协议参考模型（BISDN Protocol Reference Model, B-ISDN PRM），如图2.2。该模型分成三个不同的面：用户面、管理面和控制面，三个功能层：物理层、ATM层和ATM适配层。高层高层高层ATM适配层物理层图2.2 协议参考模型ATM层管理面层管理面管理用户需要的的数据、话话音和视

23、视频等应应用及相相关协议议和业务务，都包包括在用用户面；控制面面包括与与呼叫建建立、维维护以及及撤消有有关的功功能，AATM的的信令功功能；管管理负责责与系统统有关的的网络管管理、维护功功能、依依据功能能不同，又又细分为为层管理理和面管管理两部部分，层层管理主主要用于于各层内内部的管管理，面面管理用用于各个个功能层层之间管管理信息息的交互互和管理理。2、ATMM物理层层技术(1) 物物理层的的位置和和功能物理层位于于BISDDN协议议参考模模型的最最底层，主主要负责责将ATTM层送送来的逻逻辑比特特或符号号转换成成相应物物理传输输媒介可可传送的的信号，并并正确地地收/发这些些物理信信号。目前，

24、ITTUT和ATMM论坛主主要针对对UNII的物理理层有比比较详细细的规定定，下面面讨论的的物理层层功能既既适用于于公用UUNI又又适用于于专用UUNI。物理层划分分为物理理媒介相相关子层层（PMMD）和和传输会会聚子层层（TCC）。物理层的工工作过程程如下：经物理理媒介接接口送来来的信号号在接收收端的PPMD子子层通过过同步比比特恢复复成连续续比特流流，送入入TC子层层，比特特流利用用传输帧帧恢复功功能确定定传输帧帧的结构构，然后后将传输输帧的净净荷提取取出来（即即传输帧帧适配）。净净荷是由由信元组组成的，通通过信元元定界机机制保证证信元同同步，并并判定其其HECC有无错错误，对对正确信信元

25、进行行速率去去耦，丢丢弃发送送时插入入的空闲闲信元，将将有效信信元作解解扰处理理后送入入ATMM层。(2) AATM物物理层接接口类型型ITUTT针对UNNI的SB/TB参考点点，规定定了1555.5520MMbitt/s和和6222.0880 MMbitt/s两两种接口口速率，以以SDHH帧结构构或纯信信元形式式传送。采采用不同同物理媒媒介时传传送距离离和质量量不尽相相同，光光纤（单单模/多模）媒媒介的传传送距离离可达几几公里到到几十公公里，同同轴电缆缆可在11002000m内提提供满意意的传输输，屏蔽蔽双绞线线（STTP）最最大传输输距离达达1000m。当当采用6622MMbitt/s的的

26、接口时时，通常常用光纤纤传输，可可使用对对称方式式或不对对称方式式（不对对称方式式是指网网络至用用户方向向为6222Mbbit/s，用用户至网网络方面面为1555Mbbit/s）。表表2.11中列出出了目前前已使用用的物理理传输系系统接口口标准。表2.1 ATMM UUNI接接口种类类传输系统接口数据速率(Mbiit/ss)信元吞吐量量(Mbbit/s)传输媒介使用范围制定单位成帧SDHSTM-11(STS-3c)STM-44(STS-12cc)155.5520622.0080149.776599.004单模光纤（SM）单模光纤（SM）广域网(WAN)广域网（WAN)ITU-TTITU-TT结

27、构PDHDS-1(T-11)E-1DS-3(T-33)E-3E-41.54442.048844.733634.3668139.22641.53661.920040.700433.9884136.224同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆同轴电缆WAN/LLANWAN/LLANWANWANWANANSIETSIANSIETSIETSI注：SM：单模光光纤STTP：屏屏蔽双绞绞线 MM：多多模光纤纤UTPP3：第三三类非屏屏蔽双绞绞线由表2.11中可看看出，这这些传输输中分成成有帧结结构和无无帧结构构两大类类。具有帧结构构的传输输系统主主要包括括PDHH和SDHH，它们们采用时时分复用用技术（TDM）

28、，过去主要用于传输数字编码话音。PDH/SDH系统主要在电信部门以及某些用于数据传送的广域网（WAN）中有广泛的应用。在早期ATM应用中，现有业务和ATM业务可共享这些设备，另外，ATM中某些恒定比特率业务借助于PDH/SDH的125s帧定时可获得本身所需的定时信息。显然，早期ATM系统可建立在PDH传输系统上，而SDH系统会成为最终ATM系统的基本传输系统之一。无帧结构传传输系统统，主要要是指目目前组成成各种LLAN或或MANN，用于于计算机机数据业业务传送送的系统统。与SSDH和和PDHH方式不不同，这这种接口口不是将将一组信信元装入入帧结构构中进行行传输，而而是从起起始信元元开始逐逐个地

29、传传输，因因此，不不含任何何与时钟钟有关的的周期性性帧定位位信号（例例如周期期1255s帧定位位信号）。依据使用方方式可分分成两种种：用于于LANN和用于于WANN。用于LANN的物理理层接口口包括：25.66 Mbbit/s接口。100 Mbiit/ss接口，即即FDDDI物理理媒介接接口。155.5200 Mbbit/s接口口，即光光纤通道道（Fiibree Chhannnel）接接口。51 MMbitt/s接接口，这这种接口口也是用用于LAAN。除了以上上几种典典型的LLAN接接口外，还还有一类类接口称称为数据据交换接接口（DDataa Exxchaangee Innterrfacce,

30、 DXII）。这这类接口口也称为为“RVVX”接接口，主主要是指指R系列、VV系列和和X系列接接口，其其中最常常用的包包括V.24(RS-2322)、V.335、X.225、RS4222以及高高速串行行接口（High Speed Serial Interface, HSSI），在ATM早期应用中会采用这些传输系统资源，传送信元形式的信息。采用以上几几种接口口，简化化了TCC子层的的功能，省省去了信信元去耦耦以及传传输帧码码产生/恢复等等功能，比比较适用用于专用用UNII。用于WANN的物理理层纯信信元接口口包括：1555 Mbbit/s和6222 Mbbit/s两种种。ITTUT正在着着手制定

31、定其具体体规范，目目前尚无无实用产产品问世世。这两两种接口口虽然采采用与SSDH相相同的线线路速率率，但由由于直接接采用信信元形式式传输，没没有帧结结构开销销，提高高了传输输系统的的利用率率，降低低了系统统的成本本，具有有很大的的发展前前途。3、ATMM层技术术(1) AATM层层的位置置与功能能ATM层层所处的的位置为了清楚地地了解AATM层层在网络络中的位位置，用用图2.3来表表示出AATM网网络的分分层模型型。由图图中可以以看出，ATM层在网络中处于第二层，在物理层之上利用物理层提供的传输通道；在ATM适配层之下为AAL提供服务。ATM本身并未区分用户面与控制面，对这个平面的信息的处理方

32、式是一致的。还可看出，不论是用户设备还是网络节点都具备ATM层功能，但这两处ATM层所处的相对位置有所区别。用户设备中ATM层的上面同时具有用户面与控制面的AAL，而网络节点的ATM层上仅有控制面的信令适配SAAL。高层高层SAAL ATM PHYCP高层高层 AAL AAL ATM PHYCPUP物理链路物理链路网络节点用户设备用户设备高层高层 AAL AAL ATM PHYCPUPCP：控制制面UPP：用户户面图2.3 AATM网网络分层层模型ATM层层的功能能用户设备与与网络节节点中AATM层层的位置置不同，所所完成的的功能有有所区别别，下面面分别讨讨论。对于用户设设备，AATMNN层来

33、讲讲，它所所完成的的核心功功能在于于给ATTM层适适配所形形成的信信息帧加加上信元元头，从从而形成成能够在在ATMM网中传传送的信信元。与与此同时时，通过过分配与与识别信信元头中中的VPPI与VCII值完成成信元的的复接与与分接功功能。网络节点中中的ATTM层所所完成的的核心功功能在于于信元头头的变换换，通过过变换信信元头实实质上完完成了VVP交换换与VCC交换的的功能。4、ATMM适配层层技术ATM适配配层（AATM Adaaptaatioon LLayeer, AALL）位于于ATM层和高高层之间间，它在在ATMM网络中中的地位位十分重重要。AATM网网络要满满足宽带带业务的的需求，使使业

34、务种种类与信信息转移移方式、通通信速率率与通信信网设备备无关，保保证网络络传输的的透明性性和灵活活恬，就就要通过过AALL完成适适配功能能，将用用户业务务与ATTM层隔隔离，将将不同特特性的业业务转化化为相同同格式的的信元，实实现真正正的ATTM功能能。由此此可见，AAL层是为ATM网络适应不同类型业务的特殊需要而设定的，不仅支持用户面的高层功能，还支持控制面（信令）和管理面（OAM）的高层功能，以及ATM网络与非ATM网络（64 kbit/s ISDN、CATV、LAN及电话网等）的互通。全面分析各各类业务务的特性性，可以以发现通通过下面面三个基基本参数数：基于于源端和和终端的的定时关关系、

35、比比特率、链链接模式式，就可可对用户户业务提提供分类类，不同同的用户户业务通通过不同同的AAAL业务务接入点点（Seerviice Acccesss Poointt SAAP）进进入AAAL。ITUTT将AALL业务分分成四类类，如表表2.22所示。AA类业务务是在源源端和终终端存在在定时关关系、恒恒定比特特率且面面向连接接的，量量典型的的例子是是经由AATM传传送的DDS1/EE-1话话音业务务，有时时将这种种通过AATM网网络提供供的业务务称为线线路仿真真（Ciircuuit Emuulattionn）业务务；此外外还有未未经压缩缩的视频频信息。B类业务务也是在在源端和和终端具具有定时时关

36、系且且面向连连接但其其为可变变比行变变，例如如采用压压缩算法法的视听听业务。C类业务没有定时关系、比特率可变且面向连接，例如帧中继和TCP/IP业务。D类业务与C类业务相似但它是无连接的，如高速（多兆位）数据交换业务（Switched Multimegabit Data Service, SMDS）。表2.2AALL业务分分类A类B类C类D类源与终端的的定时关系需要需要不需要不需要比特率恒定可变可变可变连接模式面向连接面向连接面向连接无连接AAL功能能在逻辑辑上可分分成两个个子层：分段和和重组子子层（SSegmmenttatiion andd Reeasssembbly, SAAR）及及会聚子

37、子层（CConvverggencce SSubllayeer, CS），如如图2.4。原语AAL-SAP原语AAL-SAPCSCS原语AA原语AALSARSAR原语ATM原语ATMSAP图2.4 AALL分层结结构为了适配四四类（AA、B、C、D）用户户业务，ITUT定义了四类ATM适配功能第一类AAAL：用于适适配A类业务务。AAAL1的的功能包包括用户户信息的的分段和和重组，丢丢失和误误插信元元的处理理，信息息到达延延迟时间间的处理理，以及及在接收收端恢复复源端时时钟频率率。第二类AAAL：用于适适配B类业务务，支持持源端和和终端具具有定时时关系可可变比特特率视听听业务，AAL2的功能与A

38、AL1相似。第三/四四类AAAL：用用于适配配C/DD两类业业务，支支持面向向连接和和无连接接的数据据业务和和信令。此此类AAAL由AALL3/AAAL44合并，具具有可变变长度用用户数据据的分段段和重组组及误码码处理等等功能。第五类AAAL：主要用用于适配配面向连连接、可可变比特特率的CC类业务务及ATTM信令令，类似似于简化化的AAAL3/4。三、ATMM交换技技术 11、ATMM交换的的基本原原理现代通信网网中广泛泛使用的的交换方方式有两两种：电电路交换换方式和和分组交交换方式式。电路路交换方方式包括括传统电电路交换换、多速速率电路路交换、快快速电路路交换等等，分组组交换方方式包括括帧交

39、换换、帧中中继、快快速分组组交换等等，如图图3.11。在综合业务务环境下下，不同同业务对对网络的的要求不不同，例例如话音音和数据据业务对对网络的的要求在在下述两两个方面面是不同同的。首首先，话话音业务务要求端端端时时延必须须在允许许的一定定范围内内（通常常500ms），而而数据业业务则可可以容忍忍一定的的时延，且且对时延延变化不不如话音音那么敏敏感；其其次，话话音业务务的冗余余量大，错错几个比比特，对对话音质质量不会会有多大大影响，但但是数据据业务则则要求误误码率极极小。显显然，电电路交换换方式和和分组交交换方式式都不能能满足综综合业务务环境的的使用要要求。图3.1 通信信网的交交换方式式分类

40、 AATM交交换技术术是一种种融合了了电路交交换方式式和分组组交换方方式和分分组交换换方式优优点而形形成的新新型交换换技术。首首先，简简化了分分组交换换中许多多通信规规程，去去掉了误误码和流流量控制制，消除除了在网网络节点点间传输输的状态态信息，采采用硬件件进行交交换处理理；其次次，采用用类似于于电路交交换的呼呼叫连接接控制方方式，在在呼叫建建立时，交交换机为为用户在在发送端端和接收收端之间间建立起起虚通路路，以上上这些做做法，提提高了交交换机的的处理能能力，增增加了网网路的吞吞吐量，保保证了交交换的实实时性，减减少了信信元传输输处理时时延。另另外，利利用固定定长度的的短分组组信信元（CCel

41、ll）传输输信息，可可以适应应1kbbit/s几几百Mbbit/s的各各种业务务，利用用统计复复用技术术，动态态使用传传输和交交换资源源，带宽宽分配具具有很大大的灵活活性，业业务种类类与复用用设备和和交换设设备的类类型无关关。下面详细介介绍ATTM交换换的原理理。图3.2 ATTM交换换原理 AATM交换换节点由由输入、输输出线路路接口单单元、交交换单元元和控制制单元三三大部分分组成，如如图3.2。输输入、输输出线路路接口单单元除完完成物理理层线路路功能和和ATMM层功能能外，主主要监视视各个输输入、输输出线路路的业务务量状态态，进行行呼叫接接续。在在每次呼呼叫时，根根据输入入接续路路由表内内

42、容，通通过硬件件将信头头VPII/VCCI值转转换成交交换单元元可识别别的路由由标签（信信头翻译译），经经过交换换单元后后，根据据输出标标签变换换表内容容将路由由标签转转换成相相应输出出VPII/VCCI。路路由表的的内容是是在呼叫叫建立时时，由控控制单元元根据信信令或管管理信息息设定的的。交换换单元根根据路由由标签选选择交换换路径，由由硬件自自选路由由完成交交换过程程。控制制单元根根据信令令控制交交换并完完成一定定的运行行、维护护管理功功能。 AATM交交换有两两方面的的功能：一是空空间交换换，即将将信元从从一条传传输线转转移到另另一条传传输线上上去，又又叫路由由选择；另一个个功能是是时间交

43、交换，即即将信元元从一个个时隙改改换到另另一个时时隙。由由于ATTM的逻逻辑信道道和时隙隙并没有有固定关关系，逻逻辑信道道的身分分是靠信信头值来来标识的的，因此此时间交交换是靠靠信头翻翻译来完完成的，上上例中，由由输入线线路1换到输输出线路路10即是是空间交交换，而而逻辑信信道变变成逻辑辑信道则是时时间交换换。 22、ATMM交换的的缓冲排排队方式式分类及及性能根据缓冲器器位置可可将缓站站排队方方式分成成五类，（1）输入入缓冲排排队方式式（2）输出出缓冲方方式（3）中央央缓冲方方式（4）输入入/输出缓缓冲方式式（5）重环环回缓冲冲方式其中，输出出缓冲方方式和中中央缓冲冲方式由由于吞吐吐率高，排

44、排队机时时延小，易易于实现现点对多多点通信信，缓冲冲器利用用率高等等优点，成成为多种种交换机机的优选选方式。虽虽然它们们对缓冲冲器的读读/取速率率要求较较高，但但随着VVLSII技术的的进步及及使用并并行处理理技术，可可解决这这一问题题。因此此，其重重点在于于解决复复杂的缓缓冲器读读/写控制制逻辑问问题。缓冲排队方方式性能能比较表表吞吐率缓冲器利用用率时延控制规模存储器读/写速度度实现点到多多点输入缓冲低（60）较低时延大抖动动大仲裁逻辑较较复杂大低困难输出缓冲高共享式较高高专用式式较低小简单共享式小专专用式大大共享式较高高专用式式较低容易中央缓冲高最高小复杂小最高较容易输入/输出出缓冲较高一

45、般较小较复杂较小较低容易重环回缓冲冲较高较高大较复杂较小较低容易3、ATMM交换结结构的分分类ATM交换换单元的的核心是是交换结结构（SSwittch Fabbricc），大大型交换换机的交交换单元元一般由由多个交交换结构构互连而而成，小小型交换换机则可可能由单单个交换换结构组组成。根根据具体使用的的交换方方式，交交换结构构可分为为时分和和空分两两大类。见见图3.3。图3.3 ATTM交换换结构分分类4、ATMM交换机机的组成成 AATM交交换机的的功能结结构，主主要包括括信元交交换单元元、控制制单元和和定时单单元三大大部分。（1）信元元交换单单元：由由线路终终端、交交换接口口和交换换单元三三

46、部分组组成。交交换单元元由前面面介绍的的交换结结构组成成，完成成入线和和出线之之间的信信元交换换；交换换接口完完成交换换单元入入口处和和出口处处的处理理功能，如如信头（VPI/VCI）转换，路由标签的产生和删除以及用户业务的流量管理和信元的复接/分接；线路终端主要负责传发媒介的接口适配，完成光电变换、速率适配等功能。（2）控制制单元：可分为为板级和和系统级级两级控控制，主主要功能能有信令令处理、资资源管理理、操作作维护控控制和外外设控制制等。（3）定时时单元：包括定定时恢复复和定时时分配两两部分。主主要功能能是从信信源提取取定时信信号，产产生定时时和同步步信号，以以及分配配定时和和同步信信号给

47、交交换机各各个单元元。四、ATMM网络的的信令技技术信令技术在在ATMM网络中中占有重重要的地地位。虚虚电路连连接的建建立、保保持、释释放等各各阶段的的控制都都是由信信令来完完成的。由由于ATTM网络络要支持持各种各各样的业业务，因因此对信信令提出出了比以以往的通通信网更更高的要要求。IITU_T为ATMM信令发发展制订订了详细细的计划划。这一一计划分分成三个个阶段：第一阶阶段提供供支持恒恒定速率率或峰值值速率的的面向连连接业务务的信令令协议；第二阶阶段提供供可变速速率的面面向连接接业务的的信令协协议；第第三阶段段提供支支持多媒媒体和分分布式业业务的信信令协议议。针对对各阶段段信令能能力的要要

48、求，信信令规程程可分成成三个能能力集，其其中能力力集1的信令令规范已已基本完完成，目目前ITTU_TT正在加加紧制订订能力集集2的信令令规范。本本书的介介绍限于于能力集集1的范围围。用户网络接接口信令令（1）呼叫叫/连接控控制规程程 AATM网网络的信信令如何何在用户户/网络接接口上对对一次呼呼叫请求求建立相相应的虚虚电路连连接（包包括VPPC与VCCC），在在通信过过程中保保持连接接以及如如何释放放掉连接接的处理理过程。（2）呼叫叫/连接控控制规程程的处理理过程举举例规程的处理理过程中中的消息息流程可可用图44.1表表示。图4.1 呼叫/连接控控制规程程的处理理流程 22、网络络节点接接口信

49、令令（1）网络络信令前一节中我我们介绍绍的用户户/网络接接口信令令用来控控制用户户与交换换机之间间的虚电电路连接接。如果果主、被被叫用户户接在同同一台AATM交交换机上上，仅利利用用户户信令即即可完成成对他们们之间通通信过程程的控制制。但更更多的情情况是主主、被叫叫用户分分别接在在不同的的ATMM节点交交换机上上，这样样就需要要有相应应的信令令功能在在与主叫叫用户相相接的交交换机（以以下简称称发端交交换机）和和与被叫叫相接的的交换机机（终端端交换机机）之间间建立、维维持、释释放虚电电路连接接，这类类信令称称为ATTM网络络节点接接口信令令（简称称网络信信令）。目前普通的的程控数数字电话话网与N

50、N_ISSDN的的网络信信令一般般为七号号信令系系统，AATM网网络节点点令及其其传送机机制也采采用了类类似的体体系结构构，但有有重大改改变。IITU_T建议议中称BB_ISSDN网网络信令令功能模模块为BB_ISSDN用用户部分分（BIISUPP），对对其传送送机制仍仍称为消消息传送送部分（MTP）。BISUP利用MTP所提供的服务，BISUP与MTP之间也是通过服务原语来交换信息，其原语包括MTP_TRANSFER.request、MTPPAUSE.indication、MTP-RESUME.indication、MTP_STAUTS.indication等几种。（2）基本本呼叫控控制规程

51、程连接建立规规程：连接建立过过程中的的消息流流程可用用图4.2来直直观地表表示。图4.2 网络络信令呼呼叫建立立过程连接释放过过程：不论是由主主叫用户户发起的的连接释释放还是是由被叫叫用户发发起的连连接释放放，其处处理过程程是完全全一致的的，只不不过是发发端交换换机与终终端交换换机所执执行的功功能对调调而已。下下面以主主叫用户户发起释释放的情情况为例例来说明明。这一过程中中的消息息流程可可以用图图4.33表示。图4.3 网络络信令连连接释放放过程 33、ATMM信令适配配（1）信令令适配SSAALL的结构构前面分别介介绍了用用户/网络接接口与网网络节点点接口上上的ATTM信令令协议。为为了能够

52、够在ATTM网中中传送信信令信息息，需要要进行信信令的适适配功能能，也就就是将各各种消息息形式的的信令信信息转换换成可在在ATMM网中传传送的形形式，并并为信令令建立AAAL连连接。完完成这一一功能的的是信令令ATMM适配层层SAAAL。 SSAALL采用第第五类AATM适适配层规规范（AAAL55），它它由业务务特定会会聚子层层（SSSCS）与与公共部部分（CCP）组组成。而而SSCCS又包包括业务务特定协协调功能能（SSSCF）与与业务特特定面向向连接规规程（SSSCOOP）两两部分。CP则由公共部分会聚子层（CPCS）和拆装子层（SAR）两部分组成，这两部分要采用建议I.363中给出的A

53、AL5的CPCS和SAR规程。（2）SSSCOPP的主要要功能 SSSCOOP在同同层信令令实体之之间建议议释放AAAL连连接并可可靠地传传送信令令信息。（3）SSSCF的的主要功功能 SSSCFF的主要要功能是是在信令令实体和和SAAAL中的的SSCCOP之之间进行行原语的的转换。在在用户/网络接接口它完完成B_ISDDN用户户/网络信信令呼叫叫控制的的第3层规范范（Q.29331）和和SSCCP间的的原语转转换。在在网络节节点接口口，SSSCF则则进行BBISDDN的NO.7信令系统统第3功能级级消息传传递部分分（MTTP3）规范范和SSSCOPP间的原原语转换换。五、ATMM网络维维护管

54、理理 11、ATMM网络运运行维护护管理为了使ATTM网络络可靠地地运行，除除了前几几部分介介绍的各各项关键键技术外外，网络络运行维维护管理理（OAAM）功功能也是是必不可可少的。这这些功能能为网络络的运营营者提供供监视网网络运行行情况并并对网络络进行维维护的手手段。以以往电信信网络维维护管理理的基本本原理仍仍然适用用于ATTM网，但但由于其其特殊性性，ATTM网有有一套自自己的维维护管理理机制。网网络维护护管理所所涉及的的范围很很广，此此处仅就就某些主主要方面面加以简简单介绍绍。（1）ATTM网络络运行维维护管理理的功能能范围根据ITUUT有关建建议，AATM网网络维护护管理功功能有以以下五

55、个个方面：性能监测：网络维维护管理理功能实实体连续续地或周周期地监监测网络络运行的的各种性性能指标标，以便便及时地地了解当当前网络络的运行行情况。故障检测：对各种种网络设设备的工工作情况况随时检检测，保保证一旦旦出现故故障能立立即发现现。系统保护：一旦网网络中某某一设备备出现故故障，网网络维护护管理功功能将采采取措施施将其与与整个网网络隔离离，以免免影响整整个网络络的正常常运行。管理信息的的传送：网络维维护管理理过程中中所获得得的各处处状态信信息需要要及时地地通知网网络中各各处的维维护管理理实体，而而维护管管理实体体所发出出的控制制信号也也要及时时地传送送给受控控设备。因因此，AATM网网中管

56、理理信息的的传送也也是网络络维护管管理功能能的一个个重要方方面。故障定位：为了能能及时准准确地处处理故障障，要求求网络维维护管理理功能测测试出故故障设备备的位置置，甚至至定出故故障在设设备中的的哪个分分系统中中。虽然ITUUT所制订订的建议议中列出出了以上上五个方方面的OOAM功功能，但但并非各各方面都都已具备备了完整整的规范范，关于于OAMM功能的的标准正正在逐步步完善中中。（2）针对对ATMM网络协协议参考考模型中中的物理理层与AATM层层，网络络的OAAM功能能也相应应地分成成五个等等级，每每级分别别对应一一类OAAM信息流。这这五个等等级分别别是：虚通路级（Virtual Channe

57、l Level）：在虚通路连接（VCC）上执行的OAM功能。对应的OAM信息流称为F5信息流，在VCC的连接端点或连接点间传送。虚通道级（Virtual Path Level）：在虚通道连接（VPC）上执行的OAM功能。对应的OAM信息流称为F4信息流，在VPC的连接端点或连接点间传送。传输通道级级（Trranssmitt Paath Levvel）：这一级级OAMM功能在在完成传传输系统统净荷组组装/拆卸的的网络设设备上执执行，所所对应的的OAMM信息流称称为F33信息流流。数字段级（Digital Section Level）：在传输网的数字段端点间执行的OAM功能，对应的OAM信息流称F

58、2信息流。再生段级（Regenerator Section Level）：在传输网的再生段端点间执行的OAM功能，对应的OAM信息流称F1信息流。 OOAM功功能的分分组情况况及各级级间的关关系可以以用图55.1表表示。图5.1 OAMM功能分分组情况况 22、ATMM网络的的拥塞管管理（1）ATTM网络络拥塞管管理的重重要性根据ITUUT的定义义，ATTM网络络的拥塞塞指的是是网络元元素（如如交换机机、复接接器或传传输设备备等）的的一种状状态，在在这种状状态下网网络不能能保证已已建立连连接的服服务质量量或者不不能接纳纳新的连连接请求求。出现现拥塞的的原因有有两方面面：一是是由于网网络中流流量

59、强度度不可预预测地随随机波动动而造成成网络过过负荷；二是由由于网络络本身同同现故障障。任何何一个实实用的电电信网都都需要解解决网络络拥塞的的管理问问题。也也就是解解决有限限的网络络资源与与用户需需求间的的矛盾。在在满足用用户对服服务质量量要求的的前题下下尽可能能地充分分利用网网络资源源。ATTM网与与以往的的电路交交换方式式或分组组交换方方式的网网络相比比这一问问题显得得更加突突出。这这是因为为ATMM网络的的拥塞管管理既重重要又困困难。说说它重要要是因为为ATMM是一种种异步时时分、统统计型复复用的信信息传送送方式，而而统计型型复用在在提高网网络资源源利用率率、增强强灵活性性的同时时不可避避

60、免地增增加了引引起网络络拥塞的的风险。拥拥塞管理理的困难难又表现现在两个个方面：一方面面，ATTM网中中传送的的是各咱咱类型的的业务信信息综合合而成的的数据流流，其流流量特性性十分复复杂难于于控制；另一方方面，由由于ATTM网络络传输速速率高，一一旦某处处发生拥拥塞而不不能及时时解决，拥拥塞范围围将迅速速扩大。由由此可见见，ATTM网的的拥塞管管理是个个很重要要的问题题。（2）ATTM网络络拥塞管管理的基基本思想想由于ATMM网络拥拥塞管理理的复杂杂性，以以往在电电路交换换网与分分组交换换中采用用的拥塞塞管理方方法不再再适用。电电路交换换网中拥拥塞控制制的基本本思想是是资源预预分配与与即时拒拒