chap3宽带综合业务数字网5-20课件

第3章宽带综合业务数字网宽带ISDN（B-ISDN）3.1.2B-ISDN与ATM概述3.1.1窄带ISDN(N-ISDN)3.1.3ATM的概念

3.1.4ATM的优势3.1窄带ISDN(N-ISDN)3.1.11．N-ISDN的概念N-ISDN（简称ISDN）是以电话IDN为基础发展演变而成的通信网，能够提供端到端的数字连接，支持包括话音和非话在内的多种电信业务，用户能够通过一组有限的标准的多用途用户-网络接口接入网内。从N-ISDN的定义可以看出，它有三个基本特性：

①端到端的数字连接②综合的业务③标准的多用途用户-网络接口窄带ISDN(N-ISDN)3.1.12．N-ISDN的局限性N-ISDN的局限性主要体现在：①由于信息传送速率受到限制，N-ISDN不能提供电视信号、视频业务等许多更新业务。②

N-ISDN是在数字电话网的基础上演变而成的，因此它的主要业务仍是64kbit／s电路交换业务，这种业务对技术发展的适应性很差。N-ISDN虽然也综合了分组交换业务，但是这种综合仅在用户-网络接口处实现，在网络内部仍由分开的电路交换和分组交换实体来提供不同的业务，这种综合是不完全的。B-ISDN与ATM概述3.1.21.B-ISDN

随着用户对于信息传送量和传送速率的要求的不断提高，N-ISDN已无法满足用户需要。例如，要传送高清晰度电视图像要求达到155Mbps量级的速率，要支持多个交互式或分布式应用，一个用户线的总容量需求可能达到622Mbps的数量级。在此情况下，人们提出了宽带ISDN，即B-ISDN。所谓宽带是指要求传送信道能够支持大于基群数量的服务。B-ISDN可以提供视频点播（VOD）、电视会议、高速局域网互联以及高速数据传输等业务。B-ISDN要支持如此高的速率，要处理很广范围内各种不同速率和传输质量的需求，需要面临两大技术挑战：一是高速传输；二是高速转移模式。3.1.2B-ISDN的信息传送方式、交换方式、用户接入方式、通信协议都是全新的。B-ISDN中不论是交换节点之间的中继线，还是用户和交换机之间的用户环路，一律采用光纤传输。这种网络能够提供高于PCM一次群速率的传输信道，能够适应全部现有的和将来的可能的业务，从速率最低的遥控遥测(几个比特每秒)到高清晰度电视HDTV（100Mbit／s～150Mbit／s)，甚至最高速率可达几个吉比特每秒。B-ISDN与ATM概述ATM的概念3.1.3

ATM是一种采用固定长度信元传送数字信息的快速分组交换技术。信元持续以异步方式传递信息，在时间上不占用固定位置（因此称为异步）。这与在固定位置时隙发送信息的电路交换技术不同。ATM也不同于X.25或TCP/IP那样的分组交换技术，ATM运行于很高的速度，面向连接，信元长度固定，在网络层不重传。服务质量根植于协议之中。人们习惯上把电信网分为传输、复用、交换、终端等几个部分，其中除终端以外的传输、复用和交换三个部分合起来统称为传递方式(也叫转移模式)。ATM的优势3.1.4选择ATM作为B-ISDN的转移模式有如下优势：（1）综合业务

采用单一宽带连接，利用信元传送话音和非话音信息。（2）透明业务ATM网络可以简单的通过与网络协商所需带宽和服务质量向用户提供附加的业务，而中心局不需额外为提供这些新业务而增加硬件。（3）复用增益

由于ATM的复用本性和在时间域的独立性，可以允许用户在同样的物理线路上同时进行数据通信和话音通信。ATM信元可以传递话音样点，而在静默期，透明地传送数据。数据信元简单地在队列中等待，以复用的方式传送。对队列的管理是该连接所需的服务质量功能。话音信元对时间敏感，从队列取出时有优先权。ATM基本原理3.2.1ATM信元3.2.2异步（统计）时分复用3.2.4ATM的特点3.2.3ATM的虚连接3.2ATM信元3.2.11．ATM信元ATM信元长度为53字节，其中信头占5字节，信息字段为48字节。

2．ATM信头结构ATM信元的信头结构如图3-2所示。

图3-2ATM信元的信头结构图中

GFC——一般流量控制。它为4bit，用于控制用户向网上发送信息的流量，只用在UNI(其终端不是一个用户，而是一个局域网)，在NNI不用。

VPI——虚通道标识符。UNI上VPI为8bit，NNI上VPI为12bit。

VCI——虚信道标识符。UNI和NNI上，VCI均为16bit。VPI和VCI合起来构成了一个信元的路由信息，即标识了一个虚电路。

PT——净荷类型(3bit)。它指出信头后面48字节信息域的信息类型。

CLP——信元优先级比特(1bit)。CLP用来说明该信元是否可以丢弃。CLP=0，表示信元具有高优先级，不可以丢弃；CLP=1的信元可以被丢弃。

HEC——信头校验码(8bit)。采用循环冗余校验CRC，用于信头差错控制，保证整个信头的正确传输。ATM信元3.2.1ATM信元3.2.1ATM传输是面向连接（1）当用户有通信需求时，首先发送建立连接请求，请求中包括被叫用户地址、本次通信所需要的带宽和服务质量(QoS)。请求消息从源端沿着信令VC传送到目的端。沿途各交换节点依据网络资源决定是否接纳呼叫。（2）若接受呼叫，就给各段链路分配VPI/VCI，并在各交换机内建立控制转发的转发表，路由选择算法决定消息要通达目的地的路径，从而也决定了虚连接的路径。（3）信元传送阶段，高层用户信息经过切割封装成信元送给入源端交换机，交换机按已确定的转发表转发信息至目的地。目的地将一个个信元重新恢复成原始信息递交给高层用户。在通信期间沿途各交换机要监视和管理连接，预防网络内流量过载。（4）通信结束后，用呼叫结束请求拆除VPC和VCC，释放分配的VPI和VCI。连接建立和拆除由控制平面使用的Q.2931协议处理。异步时分复用3.2.2异步时分复用技术（ATD）ATM的最大特点，就是能适配任何类型的业务并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统计复用。

统计复用就是根据各种业务的统计特性，在保证业务质量要求的前提下，在各业务间动态地分配网络资源，以达到最佳的资源利用率。

异步时分复用3.2.2用户信息其它用户信元信元装入用户信息的信元

异步时分复用（如图所示）只要信道上存在空位置就可将发送信息组成的信元加入信道，显然，信元的复用无周期性和固定位置。由于它依靠信头内的通路标记进行信元的识别、传送和交换，因此又将异步时分复用称作标记复用或统计复用。

虽然X.25或以太网、令牌环等分组交换中也采用标记复用，但分组长度可变，而ATM信元的长度固定，使信元像TDM时隙一样定时出现。因此，可以采用硬件电路高速地对信头进行识别、复分接和交换处理，由此可见，ATM复用技术融合了电路模式和分组模式的优点。1．虚通路VC和虚通道VP

VC(VirtualChannel)——虚通路是描述ATM信元单向传送能力的概念，是传送ATM信元的逻辑信道(子信道)。

VCI——虚通路标识符。ATM复用线上具有相同VCI的信元是在同一逻辑信道(即虚通路)上传送。

VP(VirtualPath)——虚通道是在给定参考点上具有同一虚通道标识符(VPI)的一组虚通路(VC)。实际上VP也是传送ATM信元的一种逻辑子信道。

VPI——虚通道标识符。它标识了具有相同VPI的一束VC。一条物理链路可以划分成～=256～4096个VP，而每个VP又可分成=65536个VC。也就是一条物理链路可建立～个虚连接(VC)。ATM的虚连接3.2.32．虚通路VC和虚通道VP的关系ATM的虚连接3.2.3传输线路VCI1VCI2VCI3VCI4VPI1VPI2图3-4传输线路和VP、VC的关系

多个虚信道(VC)组成虚通道（VP），VP由VPI进行标识。VC由VCI进行标识。VP与VC的关系如图3-4所示。

3．虚信道连接VCC和虚通道连接VPCVC链路(VClink)——两个存在点(VC连接点)之间的link，经过该点VCI值转换。虚通路连接VCC(VirtualChannelConnection)——由多段VC链路链接而成。

VP链路(VPlink)——两个存在点(VP连接点)之间的link，经过该点VPI值改变。虚通道连接VPC(Virtual

ParthConnection)——由多条VP链路链接而成。ATM的虚连接3.2.3

图3-5VCC与VPC的关系4．VP交换(虚通道)和VC交换（虚信道）(1)VP交换(虚通道交换)它仅对信元的VPI进行处理和变换，或者说经过VP交换，只有VPI值改变，VCI值不变。VP交换可以单独进行。(2)VC交换(虚信道交换)VC交换同时对VPI，VCI进行处理和变换，也就是经过VC交换，VPI，VCI值同时改变。VC交换必须和VP交换同时进行。

ATM的虚连接3.2.3

1．ATM以面向连接的方式工作；2．ATM采用异步时分复用；3．ATM网中没有逐段链路的差错控制和流量控制；4．信头的功能被简化；5．ATM采用固定长度的信元，信息段的长度较小。ATM的特点3.2.4ATM网的网络结构3.3.2B-ISDN用户-网络接口

3.3.1ATM网络结构

3.3

ATM网络结构3.3.1

图4-10ATM网络的概念性结构ATM网络结构3.3.1ATM网络包括公用ATM网络和专用ATM网络两部分。公用ATM网络——由电信部门建立、运营和管理，组成部分有公用ATM交换机、传输线路及网管中心等。公用ATM网络内部交换机之间的接口称为网络节点接口(NNI)。公用ATM网与专用ATM网及与用户终端之间的接口称为公用用户-网络接口(publicUNI)。专用ATM网络——某一部门所拥有的专用网络，包括专用ATM交换机、传输线路、用户端点等。其中用户终端与专用ATM交换机之间的接口称为专用用户-网络接口(privateUNI)。B-ISDN用户-网络接口3.3.21．B-ISDN用户-网络接口参考配置

图3-11B-ISDN用户-网络接口(UNI)参考配置B-ISDN用户-网络接口3.3.2B-ISDN用户-网络接口参考配置与N-ISDN用户网络接口参考配置是相同的。其中各个功能群是：

B-TEl：第1类宽带终端设备(即B-ISDN标准终端)；

B-TE2：第2类宽带终端设备(即非B-ISDN标准终端)；

TE2：N-ISDN标准终端；

B-TA：宽带终端适配器；

B-NTl：第1类宽带网络终端；

B-NT2：第2类宽带网络终端；

B-LT：宽带线路终端；

B-ET：宽带交换终端。参考点是R，SB，TB和UB，其中TB定为用户与网络的分界点，当无B-NT2时，SB与TB合为一点。ATM标准3.4.2B-ISDN（ATM）协议参考模型3.4.1CCIT（ITU-T）关于B-ISDN的建议

3.4.3ATM物理层规范3.4.4ATM层规范3.4.5AAL层规范(用户平面的AAL层规范)3.4CCIT（ITU-T）关于B-ISDN的建议3.4.11990年6月，CCITT第18研究组主持通过了下列13个关于B-ISDN的建议。I．113B-ISDN方面的术语词汇；I．121B-ISDN概貌；I．150B-ISDN的ATM功能特性；I．211B-ISDN的业务概貌；I．311B-ISDN的网络概貌；I．321B-ISDN的协议参考模型及其应用；I．327B-ISDN的功能体系；I．361B-ISDN的ATM层规范；I．362B-ISDN的ATM自适应层(AAL层)功能描述；I．363B-ISDN的ATM自适应层(AAL层)规范；I．413B-ISDN的用户-网络接口；I．432B-ISDN的用户-网络接口物理层规范；I．610B-ISDN接入的OAM原则。1992年6月，第18研究组对上述协议进行了修订和补充并增加了两个新建议：I．371B-ISDN的业务流量控制和拥塞控制；I．cls(I．364)B-ISDN对宽带无连接型数据业务的支持。B-ISDN（ATM）协议参考模型3.4.2

图4-13ATM协议参考模型B-ISDN（ATM）协议参考模型3.4.2

1．用户平面UP用户平面UP（UserPlane）提供用户信息的传送功能，采用分层结构，有：物理层、ATM层、ATM自适应层（AAL层）及高层。2．控制平面CP控制平面CP（ControlPlane）提供呼叫和连接的控制功能，也采用分层结构，各层名称与用户平面的相同。3．管理平面MP管理平面MP（ManagementPlane）提供两种管理功能：●面管理（不分层）：实现与整个系统有关的管理功能，并实现所有平面之间的协调。●层管理（分层）：主要用于各层内部的管理：实现网络资源和协议参数的管理，处理OAM信息流。ATM物理层规范3.4.3

物理层又可进一步划分为物理媒介相关（PM）子层和传输会聚（TC）子层。1．物理媒介相关（PM）子层功能物理媒介相关（PM）子层位于物理层的下半部，它的主要功能有：定义物理传送接口，进行线路编码，保证比特流的定时、同步等。2．传输会聚(TC)子层功能TC子层的主要功能是实现比特流和信元流之间的转换，即在发送侧将信元流按照传输系统的要求组成比特流；在接收侧将比特流中的信元正确地识别出来。ATM层规范3.4.4

ATM层功能(1)ATM层核心功能①用户设备ATM层的核心功能用户设备ATM层的核心功能有两个：●信头产生／提取●信元的复接／分接②网络节点ATM层核心功能网络节点ATM层的核心功能是信头的变换，从而完成VP交换和VC交换的功能。(2)ATM层的其他功能①保证一定的服务质量②净荷类型的有关功能③流量控制的有关功能AAL层规范(用户平面的AAL层规范)3.4.5

1．AAL层功能ATM自适应层，也叫ATM适配层，简称AAL层(ATMAdaptationLayer)，其功能是将高层信息适配成ATM信元。AAL层又分为两个子层（1）会聚子层CS会聚子层CS对来自高层的业务进行处理，其具体功能与用户业务类型有关。

（2）拆装子层SAR拆装子层SAR的主要功能是在发送侧将高层信息单元(CS-PDU)切割成48字节的ATM信元净荷段；在接收侧将各ATM信元净荷段重新组装成高层信息单元。2．AAL业务种类AAL业务的分类是按照源和终端的定时关系、比特率和连接方式三个基本参数来决定的。具体分类情况如表4-5所示。AAL层规范(用户平面的AAL层规范)3.4.5

A类B类C类D类源与终端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方式面向连接面向连接面向连接无连接典型例子ATM网中传输的64kbit／s话音业务和固定比特率的图像业务采用可变比特率的图像和音频业务面向连接的数据传送和信令传送业务无连接的数据传送业务，如SMDS(几兆比特数据交换业务表4-5AAL业务分类AAL层规范(用户平面的AAL层规范)3.4.5

3．AAL协议分类

（1）AALlAAL1用于适配A类业务。AALl的功能包括用户信息的分段和重组，丢失和误插信元的处理，信元到达时间的处理，以及在接收端恢复源时钟频率。

（2）AAL2AAL2用于适配B类业务。AAL2的功能与AALl的相似。（3）AAL3／4AAL3／4用于适配C和D两类业务。AAL3／4具有可变长度用户数据的分段和重组及误码处理等功能。（4）AAL5AAL5主要用于适配C和D两类业务及ATM信令,类似于简化的AAL3／4。ATM交换3.5.2ATM交换的基本原理3.5.1AT