程控交换课程设计-ATM交换过程演示分析

PAGEPAGE15目录摘要 2第一章课程设计要求 31.1课程设计目的 31.2ATM的交换概念 31.3ATM技术的特点 31.3.1采用固定长度分组 31.3.2采用统计复用 31.3.3采用面向连接并预约传输资源的方式工作 41.3.4取消逐段链路的差错控制和流量控制 41.3.5ATM信元头部的功能降低 4第二章ATM交换原理分析 52.1ATM交换原理 52.2UNI信令 62.3NNI信令 7第三章ATM交换实验过程 83.1实验界面 83.2实验演示三阶段 93.2.1连接建立阶段： 93.2.2数据传送阶段： 113.2.3连接拆除阶段： 13实验心得 15参考文献 15课程设计评分表 16摘要ATM(ASYNCHRONOUSTRANSFERMODE)是一种快速分组交换技术，它在广域网上体现的强大功能和在局域网上的成功应用，是多媒体应用系统的理想网络平台，均已事实说明了他的技术的先进性。在ATM中不同速率的各种数据，如：语音.图像.视频都被分成标准的53字节的信元，以光纤作为传输通道，避免了以太网中的“广播风暴”，提升了网络的整体性能。但是ATM不兼容以往的以太网投资，其管理和操作有异于传统的以太网平台，故不使用于以太网的升级改造。ATM也就是异步传输模式，具有分组交换和电路交换的优点，对应于OSI协议参考模型的第2层。ATM通过AAL层适配，将不同业务应用接纳进来。由于ATM的技术先进性，有能力在一个公共网络架构中复用包括F/R(FrameRelay)电路、基于TCP/IP的接入和承载、ATM电路多种不同的服务，在交换型多业务数据承载网络中扮演着重要的角色。因此，电信运营商使用它作为多种数据业务骨干交换承载网络。ATM交换技术是ATM网络技术的核心。交换结构的性能将决定ATM网络的性能和规模。交换机设计的方法将影响交换吞吐量、信元阻塞、信元丢失和交换延时等，交换结构不仅影响交换机的性能和扩展特性，而且也影响交换机支持广播方式和点到点方式的能力。

关键词：ATM，异步传输，分组交换，通信技术第一章课程设计要求1.1课程设计目的通过实验让学生理解ATM交换机根据路由表转发ATM信元的过程演示了ATM的传输过程，包括ATM链路的建立、ATM信元传输和ATM链路的拆除；主要体现了ATM采用面向连接的工作方以及采用和固定长度信元的特点。1.2ATM的交换概念将ATM信元从一条入线（如有N条入线）被传送到一条或者多条出线（假定有M条出线）的过程为ATM信元的交换过程。交换指从一个输入的ATM逻辑信道到一输出的ATM逻辑信道的信息交换，这种交换可以在许多输出逻辑信道中选择。ATM逻辑信道以VPI/VCI来表征。1.3ATM技术的特点1.3.1采用固定长度分组在ATM中采用固定长度的短分组，称为信元。固定长度的短分组决定了ATM系统的处理时间短，响应快，便于用硬件实现，特别适合实时业务和高速应用。1.3.2采用统计复用ATM是按照信元进行统计复用的，在时间上没有固定的复用位置。统计复用是按需分配带宽的，可以满足不同用户传递不同业务的带宽需要。1.3.3采用面向连接并预约传输资源的方式工作ATM方式采用的是分组交换中的虚电路形式，同时在呼叫建立时向网络提出传输所希望使用的资源，网络根据当时的状态决定是否接受这个呼叫。其中资源的约定并不像电路交换那样给出确定的电路或PCM时隙，只是给出用以表示将来通行过程中可能使用的通信速率。可以说ATM方式既兼顾了网络运营效率，又能够使接入网络的连接进行快速的数据传输。1.3.4取消逐段链路的差错控制和流量控制ATM协议运行在误码率很低的光纤传输网上，同时预约资源机制保证网络中传输的负载小于子网络的传输能力，所以ATM取消了网络内部节点之间链路上的差错控制和流量控制。1.3.5ATM信元头部的功能降低由于ATM网络中链路的功能变得非常有限，因此信元头部变得异常简单ATM技术既有电路交换的“处理简单”、支持实时业务、数据透明传输、采用端到端的通信协议等特点，又具有分组交换的支持变化比特率业务的特点，并能对链路上传输的业务进行统计复用。第二章ATM交换原理分析2.1ATM交换原理ATM是面向连接的网络，在端到端的通信前必须建立连接。ATM网络通常有永久虚电路（PVC）和交换虚电路（SVC）两种方式。永久虚连接（PVC）是通过预定或预分配的方法建立的连接。交换虚连接是当用户需要使用网络资源时，才由网络动态分配，当呼叫结束时，SVC会被拆除，并可以分配给另一个用户。ATM网络的优点是能够根据需要动态建立与释放连接，用户可以根据不同应用的需要，在同一时间内建立多条SVC，支持多种服务，并允许较多的用户有效的使用网络资源。这里我们主要演示ATM的SVC建立、传输和释放过程。SVC的建立、管理与释放过程就是ATM信令的交互过程。ATM网络有用户终端、专用ATM交换机和公用ATM交换机构成，SVC的实现涉及终端与交换机、交换机与交换机之间的信令。ATM信令主要分为UNI(用户－网络接口)信令和NNI（网络－网络接口）信令。ATM面向连接的工作方式（Q.2931协议），信元交换原流程图2.2UNI信令ATMUNI信令是在ATM网络中用户终端和网络之间进行连接的建立、释放和维护的协议。ITUT－T规定了两种UNI呼叫连接控制：点到点的呼叫连接控制和点到多点的呼叫连接控制。点到点的呼叫连接控制涉及到3个实体：主机方（用户终端）、网络侧被叫方（用户终端）。其一个点到点的呼叫连接的建立和释放过程如下图3所示：图22.3NNI信令ATM网络局间信令采用网络节点接口（NNI）信令，NNI信令是基于现有的No.7信令的ISDN用户部分（ISUP描述和定义的，是ISDNNNI信令ISUP的扩充与增强。将ATM的NNI信令称为宽带综合业务数字网用户部分（B－ISUP）。ITUT－T建议Q.2761～Q.2764描述了NNI信令。下图4所示为一个点到点的呼叫建立和拆除过程中的NNI信令操作。图3第三章ATM交换实验过程3.1实验界面实验界面如图4所示：图4实验界面图ATM终端为ATM_A～ATM_E，ATM交换机为Switcher_A～Switcher_E，网络拓扑如图所示。该实验提供三种连接方式，分别是ATM_A——Switcher_A——Switcher_C——Switcher_E——ATM_C、ATM_A——Switcher_A——Switcher_B——Switcher_D——Switcher_C——Switcher_E——ATM_D和ATM_A——Switcher_A——Switcher_B——Switcher_D——ATM_E。ATM交换机端口标号在被鼠标选中时自动弹出。3.2实验演示三阶段3.2.1连接建立阶段：实验演示分三个阶段ATM连接建立阶段、数据传送阶段和连接拆除阶段。进入实验界面后，点击开始按钮，然后按照提示，选择你想要建立连接的终端，进入连接建立阶段。首先发起连接的终端发送连接建立（SETUP）消息，启动一次呼叫。主叫端局接到SETUP消息后，向主叫方发送呼叫处理（CALLPROCEEDING）消息作为对SETUP消息的证实，该消息中包含网络侧分配给主叫的VPI、VCI值；向网络侧发送IAM消息。中间交换节点接收到IAM消息后，返回IAA作为确认，同时向被叫端局发送IAM消息；被叫端局接收到IAM消息后，同样返回IAA消息作为确认，同时向被叫终端发送SETUP消息。被叫用户使用呼叫处理（CALLPROCEEDING）表示被叫端正在处理来话呼叫，接着传送提醒（Alerting）消息，表示被叫终端正在提醒被叫用户有呼入。被叫端局收到被叫用户的通知消息后，向中间局发送地址收全消息ACM，中间端局将该消息转发给主叫端局。被叫用户最后发送接受呼叫（Connect）消息，被叫端局发送ANM消息，将呼叫建立消息传送给相应的节点。主叫端局接到ACM消息后向主叫用户回送提醒（Alerting）消息以通知主叫用户；接到ANM消息后通过连接消息（Connect）通知主叫用户进入连接阶段，主叫用户返回连接证实（CONNECTACK）消息，进入信息传送阶段，如下图5、图6所示：图5图63.2.2数据传送阶段：链路连接建立完成以后，系统向用户提示连接建立完成，用户点击已经建立连接的终端，进入数据传输阶段。首先在发送数据的终端演示ATM数据从用户层到ATM适配层再到ATM层，最后封装成53个比特的ATM信元的过程。ATM交换机根据ATM信元的信头所带的VPI和VCI值，按照路由表转发信元。这里动态演示了ATM信元信头的替换过程。在数据接收终端，这里演示了ATM信元经过由底层向高层的拆分合并，最后得到用户数据的过程，如下图7、图8、图9所示：图7图8图93.2.3连接拆除阶段：通信完毕后，主被叫用户都可发送连接拆除请求，我们这里以主叫方发送释放请求说明链路的拆除过程。首先ATM主叫方发送释放消息（RELEASE）消息。主叫端局回送释放结束（RELEASECOMPLETE）消息确认网络侧完成释放操作；然后向中间端局发送释放消息（REL），请求释放连接，中间端局接到返回释放证实（RLC）作为响应并将此消息往下传送，同时拆除请求释放连接的链路。ATM网络的拆线过程是在传送REL消息的同时逐段释放链路。被叫端局接到释放请求消息（REL）后，向被叫用户发送释放消息（RELEASE），被叫用户回送释放完毕消息（RELEASECOMP