atm原理培训胶片b市公开课一等奖省赛课获奖课件

网络技术培训之ATM原理宽带产品技术支持部/3atm原理培训胶片b第1页

ATM概述ATM技术基本概念ATM协议栈ATM业务类型流量控制和拥塞控制与算法IPOA协议和RFC1483ATM信令IMA协议ATM网络维护atm原理培训胶片b第2页ATM概述ATMForumIETFITU-TATM标准化组织atm原理培训胶片b第3页ATM概述传统交换方式： 电路交换（CircuitSwitching） 浪费带宽 分组交换（PacketSwitching） 系统延迟不确定性ATM与传统交换方式比较-1atm原理培训胶片b第4页ATM概述ATM（AsynchronousTransferMode）是一个以信元为单位异步转移模式，异步意味着来自任一用户信息信元流无须是周期性。ATM结合了电路交换和分组交换优点，能在单一主体网络中携带各种信息媒体，承载各种通信业务，而且能够确保Qos。ATM与传统交换方式比较-2atm原理培训胶片b第5页ATM概述转移模式:综合了传输、复用、交叉连接和交换技术ATM是快速分组交换技术、采取统计复用方式一个结合了电路交换和分组交换各自优点技术ATM能传送全部类型业务量(话音、数据、图像)固定比特率简单可变比特率复杂电路交换多速率电路交换快速电路交换ATM快速分组交换帧中继分组交换交换技术ATM与传统交换方式比较-3atm原理培训胶片b第6页ATM网面向连接，有N2问题靠链路层选路，基于VPI/VCI或标识有阻塞通知与信元丢失优先级指示业务质量有确保，可确保实时业务网络ATM化进程重新定位IP网无连接，无N2问题基于网络层选路，基于IP地址无业务量控制与阻塞控制业务质量无确保ATM网与IP网比较ATM概述atm原理培训胶片b第7页ATM概述

ATM技术基本概念ATM协议栈ATM业务类型流量控制和拥塞控制与算法IPOA协议和RFC1483ATM信令IMA协议ATM网络维护atm原理培训胶片b第8页PTI-净荷类型CLP-信元丢失优先级HEC-信头误码控制Payload-载荷,48字节信头5字节(包含GFC,VPI,VCI,PTI,CLP,HEC)GFC-普通流量控制VPI-虚通道标识VCI-虚通路标识8765432112345...53VPIVCIVCIVCIPTICLPHECPAYLOADGFCVPI12345...53UNI信元格式NNI信元格式87654321VPIVCIVCIVCIPTICLPHECPAYLOADVPIATM信元格式ATM技术基本概念atm原理培训胶片b第9页ATM信元类型信元包含空闲信元：VPI=0，VCI=0，PTI=0，CLP=1，用于速率适配未赋值信元：VPI=0，VCI=0，PTI=任意值，CLP=0。OAM信元信令信元VP子层：VCI=3用于VP链路，VCI=4用于VP连接VC子层：PTI=4用于VC链路，PTI=5用于VC连接元信令信元：VPI=任意值，VCI=1普通广播信元信令：VPI=任意值，VCI=2点对点信令信元：VPI=任意值，VCI=5用户信元ATM技术基本概念atm原理培训胶片b第10页虚通道VP与虚通路VCATM物理连接虚通路连接(VCC)虚通道(VP)

包含多条VC虚通路连接(VCC)

包含多条VP虚通路

(VC)

ATM端节点之间逻辑通路虚通路(VC)虚通路(VC)E3OC-3

OC-12虚通道(VP)虚通道(VP)连接标识=VPI/VCIATM技术基本概念atm原理培训胶片b第11页ATM交换实现ATM交换机翻译VPI/VCI值每个接口VPI/VCI值唯一45/2637/1832164/1229/3329/3364/121145/2637/1823VPI/VCI端口VPI/VCI端口输入输出ATM技术基本概念atm原理培训胶片b第12页VP交换和VC交换-1VCI1VCI2VCI3VCI4VPI2VPI3VPI1VPI2VPI3VPI5VPI1VPI4端口1端口2端口3VCI1VCI2VCI1VCI2VP交换VC交换ATM技术基本概念atm原理培训胶片b第13页虚通路连接(VCC)虚通道连接(VPC)VP

交换VC

交换VC

交换NNINNIVPI=2

VCI=44VPI=1

VCI=1VPI=26

VCI=44VPI=20

VCI=30UNIUNI这种逐跳转发被称为信元转发VP交换和VC交换-2ATM技术基本概念atm原理培训胶片b第14页无连接：包路由路径1=S1,S2,S6,S8路径2=S1,S4,S7,S8数据能够走不一样路径、不按照次序抵达面向连接：信元交换VC=S1,S4,S7,S8数据沿着相同连接按照次序抵达时延比较固定、易控制S2S6S4S7S3S5S1S8111222S2S6S4S7VCS1S8S3S5面向连接特点ATM技术基本概念atm原理培训胶片b第15页ATM是一个面向连接技术SetupSetupSetupSetup无连接,逐段转发数据报较长,不固定长度网络服务质量无法确保面向连接,一次呼叫,高速转发信元53字节,固定长度服务质量(Qos)确保无连接交换网络面向连接ATM网络ATM技术基本概念atm原理培训胶片b第16页ATM技术基本概念ATM统计复用atm原理培训胶片b第17页ATM概述ATM技术基本概念

ATM协议栈ATM业务类型流量控制和拥塞控制与算法IPOA协议和RFC1483ATM信令IMA协议ATM网络维护atm原理培训胶片b第18页面管理层管理控制平面用户平面高层高层SAALAALATM层物理层信令信息ATM协议参考模型ATM协议栈atm原理培训胶片b第19页ATM

适配层(AAL)ATM层物理层2个子层:传输汇聚(TC)FramingHEC物理媒介(PM)物理媒介译码ATM物理层ATM协议栈atm原理培训胶片b第20页信元头产生和提取；信元丢失优先级处理，处理CLP；载荷类型指示处理，经过PTI提取EFCI信息，区分F5OAM信元，RM信元与用户信元通用流量控制，GFC；信元接续标识处理，VPI/VCI值验证、识别、变换等处理，信元交换；UPC/NPC算法等；F4，F5OAM功效。ATM

适配层(AAL)ATM层物理层ATM层ATM协议栈ATM层功效atm原理培训胶片b第21页ATM交换P

H

YA

T

MPort1P

H

YA

T

MPort2PortVPIVCI11512339ATM层ATM交换P

H

YA

T

MPort1P

H

YA

T

MPort2PortVPIVCI12372151ATM层P

H

YA

T

MA

A

LP

H

YA

T

MA

A

LVPI2

VCI37VPI3

VCI39NNIUNIUNIATM层完成信元交换ATM协议栈atm原理培训胶片b第22页2个子层：汇聚子层(CS)分段和重组(SAR)ATM

适配层(AAL)ATM层物理层ATM适配层ATM协议栈atm原理培训胶片b第23页SARCSAALAAL=流量参数+QoS参数+SARCS：分配不一样服务质量业务以不一样流量类型SAR：信元<->包ATM适配层功效ATM协议栈atm原理培训胶片b第24页ATM适配层等级ATM协议栈atm原理培训胶片b第25页ATM协议栈ATM适配层-AAL1AAL1主要适合用于信源和信宿间有严格定时关系且面向连接CBR类业务；CSI标识不一样应用，如时钟信号传递和结构化数据传递等；SC放置每个信元序号，用于检测信元丢失及误插入。CRC-3和奇偶校验位用来确保序号域中信元序号正确传输；atm原理培训胶片b第26页ATM协议栈ATM适配层-AAL5AAL5用于信源和信宿间不要求时间同时业务，以提供面向连接或非面向连接数据传输，且传输速率可变；CPCS-PDU载荷，用于承载CPCS用户信息，如SSCS-PDU；PAD，0到47字节，用于将CPCS-PDU补充为48字节整数倍；CPCS-UU，用于透明装载CPCS用户到用户信息；公共部分指示CPI，用于将CPCS尾调整到8字节，默认编码为0，这一字段也可被用于消息类型功效；LENGTH，长度，用于指示出按字节计算CPCS-PDU载荷长度，当被置为0时，它指示出异常终止功效；atm原理培训胶片b第27页ATM协议栈ATM适配层-AAL5AAL5SAR将CPCS-PDU分割成48字节SAR-PDU，或依据ATM层提供信息ATM-UU重组CPCS-PDU，因协议简单而被大量使用atm原理培训胶片b第28页ATM概述ATM技术基本概念ATM协议栈

ATM业务类型流量控制和拥塞控制与算法IPOA协议和RFC1483ATM信令IMA协议ATM网络维护atm原理培训胶片b第29页ATM业务分类Constantbitrate CBRVariablebitrate-realtime VBR-RTVBR-nonrealtime VBR-NRTUnspecifiedbitrate UBRAvailablebitrate ABRATM业务类型atm原理培训胶片b第30页峰值信元率PCR：最大数据速率

在不丢失数据情况下一条连接能够传递速率可维持速率SCR：应用产生平均信元速率最大突发长度MBS：最大信元突发长度最小信元速率MCR：应用应付延迟能力信元抖动容限CDVT：信元间隔上限ATM流量参数ATM业务类型atm原理培训胶片b第31页包含峰－峰信元时延抖动：peak-to-peakCDV最大信元传递时延MaxCTD：

信元从一个端点到另一个端点所需要时间信元丢失率CLR：

能够接收因网络拥塞而造成信元丢失百分比ATMQoS参数ATM业务类型atm原理培训胶片b第32页ATM业务类型业务类型与参数描述atm原理培训胶片b第33页开销QoS流量参数低高Tolerance1字节5字节

头47字节

负荷信元抖动信元丢失PCR峰值信元率实时视频和音频CBR业务类型ATM业务类型atm原理培训胶片b第34页VBR业务类型负荷QoS流量参数LOWHIGHTolerance1-8

字节5字节

信元头1-47字节

负荷信元丢失

(NRT)信元丢失(RT)PCRSCR峰值信元率可维持信元率MBS最大突发长度信元丢失分组音频和视频ATM业务类型atm原理培训胶片b第35页公共广域网负荷5字节

头44字节

负荷QoS流量参数低高没有质量确保全凭上帝保佑ToleranceCell丢失Cell抖动4字节UBR业务类型ATM业务类型atm原理培训胶片b第36页局域网互联OverheadNocell

overheadUses

congestion

feedback

instead5Byte

Header48Byte

PayloadQoS流量参数低高PCRMCR峰值信元率最小信元率Tolerance信元丢失信元抖动ABR业务类型ATM业务类型atm原理培训胶片b第37页ATM概述ATM技术基本概念ATM协议栈ATM业务类型

流量控制和拥塞控制与算法IPOA协议和RFC1483ATM信令IMA协议ATM网络维护atm原理培训胶片b第38页ATM网流量管理机制流量控制和拥塞控制与算法呼叫请求建立连接阶段关键技术是连接允许控制。通信过程中对入网流量监测与控制关键技术是使用参数控制。拥塞控制阶段关键技术是选择信元丢弃与拥塞指示。atm原理培训胶片b第39页ATM网络我需要一个VC:XMbpsY抖动Z信元丢失网络资源是否足够？确保QoS请求契约QoS确保机制——CAC流量控制和拥塞控制与算法atm原理培训胶片b第40页QoS确保机制——UPCATM网络你违反了契约，应该任何处罚你呢？?决定?契约违约应用流量控制和拥塞控制与算法atm原理培训胶片b第41页000010MarkedUPC

经过

标识CLP

丢弃?决定?算法：普通信元速率算法(GCRA)DropQoS确保机制——UPC流量控制和拥塞控制与算法atm原理培训胶片b第42页QoS确保机制——UPC32000010标识UPC丢弃流量控制和拥塞控制与算法（1）让信元经过：信元被UPC认为是守约。（2）将信元打标签：仅仅只对CLP=0信元打标签，将CLP位改为1，允许其经过。（3）丢弃信元：信元违规，不能被继续向下传输。atm原理培训胶片b第43页QoS确保机制——EPD/PPD流量控制和拥塞控制与算法早期包丢弃（EPD）和部分包丢弃（PPD）。1、当发送流量超出申请带宽时候，UPC开始丢弃信元，PPD发挥作用，丢弃同一个AAL5包中除去包尾其余信元。2、PPD功效并不能确保UPC不丢弃AAL5包最终一个信元，所以会出现上一个包最终一个信元被丢弃了，影响到下一个包，使两个包成为了一个坏包。3、EPD功效在交换机发生拥塞时候起作用，当拥塞发生时候，交换机将按照包而不是信元来丢弃，不过EPD功效并不能区分哪些包是正常包，哪些包是坏包，所以并不能选择性地丢弃坏包。atm原理培训胶片b第44页私网公共ATM网络整形过数据实际数据我要恪守契约，所以我必须对我流量进行整形前进,多保重在用户侧进行流量整形改变流量特征漏桶算法ShaperQoS确保机制——流量整形流量控制和拥塞控制与算法atm原理培训胶片b第45页流量控制和拥塞控制与算法流量控制算法通常采取漏桶算法GCRA（普通信元速率算法GenericCellRateAlgorithm）。我们假设一用户向网络申请一项业务所申请最大网络带宽为PCR，记T=1/PCR，则T意味着用户每隔大于T时间向网络发送一个信元。atm原理培训胶片b第46页流量控制和拥塞控制与算法信元抵达交换机时间—信元预期抵达

后续信元2在信元1抵达T时间后按时抵达，而且信元3预期在t2+T也就是t1+2T时刻抵达（记初始时刻交换机在此时收到用户信元1为t1）。atm原理培训胶片b第47页流量控制和拥塞控制与算法信元抵达交换机时间—信元迟抵达

信元2迟到了，信元2原来预期在t1+T时刻抵达，但它实际抵达交换机时刻t2>t1+T，需要注意是即使信元2迟到了，不过信元3预期抵达交换机时间为t2+T，并不是t1+2T。atm原理培训胶片b第48页流量控制和拥塞控制与算法信元抵达交换机时间—信元提早抵达

用户端发送速率大于所约定PCR值，造成信元2抵达交换机时间早于所预期t1+T，即使此时t2<t1+T，不过t1+T-t2<=Latm原理培训胶片b第49页流量控制和拥塞控制与算法信元抵达交换机时间—信元过早抵达

用户信元发送速率太大，造成信元2抵达交换机太早，t1+T-t2>L，交换机认为用户所发送过来信元2违约。atm原理培训胶片b第50页流量控制和拥塞控制与算法信元抵达交换机时间—信元抵达总结atm原理培训胶片b第51页流量控制和拥塞控制与算法信元抵达交换机时间—信元抵达时间在容限内假如用户端连续以大于PCR速率突发了4个信元。右图：第一个信元抵达交换机时间比预期t0+T早了时间e，其中e=L/3，因为信元1提前时间e<=L，没有违约；atm原理培训胶片b第52页流量控制和拥塞控制与算法信元抵达交换机时间—信元抵达时间在容限内紧接着信元2、信元3分别比它们预期抵达时间提前了2e和3e，都不算违约atm原理培训胶片b第53页流量控制和拥塞控制与算法信元抵达交换机时间—信元抵达时间超出容限不过因为累积效应信元4抵达时间比所预期早得太多，超出了L容限，被交换机认为违约。atm原理培训胶片b第54页流量控制和拥塞控制与算法信元违约监控另外，图中信元3预期抵达时间是t1+2T，不是t2+T，这么做是对用户信元所发送信元流保持一个严格监控策略。atm原理培训胶片b第55页流量控制和拥塞控制与算法漏桶算法了解漏桶算法用一句话概括就是：用户发送信元抵达ATM交换机能够比这个信元预期抵达时间晚，也能够早一点，不过不能太早。漏桶算法两个关键点：一个是信元预期抵达时间(t0+T)，另外一个就是信元抵达时间不能太早(<L)。atm原理培训胶片b第56页流量控制和拥塞控制与算法漏桶算法信元在经过第一个漏桶时以对应于PCR速率向下漏，经过第二个漏桶时以对应于SCR速率向下漏。BT=(MBS-1)(1/SCR-1/PCR)；(BT为二级漏桶突发容忍度，是时间单位)atm原理培训胶片b第57页流量控制和拥塞控制与算法漏桶算法任何一个漏桶加入信元后发生溢出都被认为信元流不符合协议，这些信元将被丢弃或打标签。这种算法称作通用信元速率算法，简称GCRA算法流程：①信元抵达第一级漏桶，首先采取GCRA(1/PCR,CDVT)计算，不满足信元直接处理（丢弃或者标识）。②第一级漏桶后计算，经第二级漏桶GCRA(1/SCR,BT+CDVT)计算，不满足信元直接处理（丢弃或者标识）。atm原理培训胶片b第58页流量控制和拥塞控制与算法流控参数设置标准尽可能在接入侧做流量控制，在汇聚侧做流量监管。在流量收敛和可能发生拥塞地方做流量控制。经过多个交换节点业务，用户带宽由节点中最小SCR决定。基于上面标准，普通要求业务尽可能在MA5100上做流量控制，降低突发性，把业务流量平稳化，在Radium8750上做流量监管。atm原理培训胶片b第59页ATM概述ATM技术基本概念ATM协议栈ATM业务类型流量控制和拥塞控制与算法

IPOA协议和RFC1483ATM信令IMA协议ATM网络维护atm原理培训胶片b第60页IPOA协议和RFC1483RFC1483中定义两种类型封装：RFC1483R（路由封装）：描述了ATMAAL5PDU上携带网际（IP包）业务RFC1483B（桥封装）：描述了ATMAAL5PDU上携带网络内部(MAC帧)业务RFC1483中两种类型封装atm原理培训胶片b第61页IPOA协议和RFC1483RFC1483R协议结构atm原理培训胶片b第62页IPOA协议和RFC1483RFC1483B协议结构atm原理培训胶片b第63页IPOA协议和RFC1483RFC1483AAL5协议结构atm原理培训胶片b第64页TCPIPLLC/SNAPAALATMPHYTCP数据包IP数据包增加5字节信元头带VPI/VCI和CLPAppDataTCPHeaderIPHeaderLLCAppDataTCPHeaderIPHeaderAppDataTCPHeader汇聚子层(CS)SARAppDataTCPHeaderIPHeaderLLCQoS+分段到48字节信元中或汇聚到PDU中传输汇聚(STS,STM,DS)物理介质(MMF,SMF,STP,UTP）ATM对TCP/IP数据帧处理IPOA协议和RFC1483atm原理培训胶片b第65页ATM概述ATM技术基本概念ATM协议栈ATM业务类型流量控制和拥塞控制与算法IPOA协议和RFC1483

ATM信令IMA协议ATM网络维护atm原理培训胶片b第66页ATM网络中信令接口PrivateUNIPNNIPublicUNIBISUPBISUPBICIATM专网公用ATM网(运行商1)公用ATM网(运行商2)ATM信令atm原理培训胶片b第67页

关于UNI信令协议主要有：1、Q.2931、Q.2971（ITU-T）2、UNI3.1、UNI4.0（ATMForum）ATM信令UNI（UserNetworkInterface）信令atm原理培训胶片b第68页※PublicUNI：用于ATM用户设备与