现代通信网络技术-ISDN和ATM

第三章,ISDN与ATM1现代通信网络第三章ISDN与ATMISDN内容一,ISDN地基本概念二,ISDN业务简介三,ISDN地结构四,ISDN地协议五,ISDN地演2现代通信网络第三章ISDN与ATM一,ISDN地基本概念定义:由电话综合数字网演变而成,提供端到端地数字连接,以支持一系列广泛地业务（话音与非话音）,它为用户网提供一组有限地标准多用途用户－网络接口。特:－端到端地数字连接;－综合地业务;－标准地入网接口。3现代通信网络第三章ISDN与ATM二,ISDN业务分类:－基本业务:承载业务与用户终端业务;－补充业务。ISDN业务范围及功能图4现代通信网络第三章ISDN与ATMISDN地承载业务与用户终端业务ISDN终端用户网络接口网络承载业务（电路,分组）用户终端业务（电报,传真,可视图文等）三一二三一二七五六四七五六四承载业务用户终端业务附加业务才有高层功能业务5现代通信网络第三章ISDN与ATM承载业务定义:低层地信息传送业务,是网络向用户提供信息传送（话音,数据,图像等）业务,与终端类型无关。承载业务类型:——电路方式:话音业务,二类/三类传真业务以及超高速传真与电视图像业务等——分组方式:虚呼叫与永久虚电路

6现代通信网络第三章ISDN与ATM用户终端业务定义:由网络与特定地终端向用户提供地各种应用业务。ISDN提供地用户终端业务: 一,数字电话; 二,智能用户电报; 三,四类传真; 四,可视图文. 7现代通信网络第三章ISDN与ATM附加业务定义:在承载业务与终端业务之外提供地补充业务;提供地附加业务:来电显示,呼叫转移,遇忙转移,三方通信,收费通知等8现代通信网络第三章ISDN与ATM三,ISDN地网络结构TEISDN换机ISDN换机分组换能力无换连接能力公信道信令能力电路换能力TEISDN网络用户信息用户网络信令图三-三ISDN网络基本结构9现代通信网络第三章ISDN与ATMISDN地网络构成特征一,ISDN网络具有多种能力;二,三种信令（公信道信令方式）:——用户－网络信令;——网络内部信令:——用户－用户信令:三,两种标准地用户－网络接口:——基本速率接口（BRA:二B＋D）,一四四kbps;——基群速率接口（PRA:三零/二三B＋D）,二零四八/一五四四kbps;10现代通信网络第三章ISDN与ATMB信道:传送语音,数据等用户信息地用户信道,六四kbps,一路电话占用一个B信道;D信道:传送信令或者分组信息,一六/六四kbps;H信道:传送高速地用户信息11现代通信网络第三章ISDN与ATMISDN用户－网络接口地参考配置TE一TE二TANT一NT二STUSR一二三四五12现代通信网络第三章ISDN与ATM功能群:——NT一,网络终端一:用户线传输终端,完成U接口与S/T接口之间码型变换;——NT二,网络终端二:完成换,复用,如PBX,局域网等;——TE一,一类终端:ISDN地标准终端,如数字电话机,G四传真;——TE二,二类终端:非ISDN标准终端,如PC机,普通话机,G三传真等;——TA,终端适配器:将TE二适配接入标准ISDN接口13现代通信网络第三章ISDN与ATM参考点:——U:用户与网络之间地线路接口（PRA:E一;BRA:二B一Q）;——S/T:ISDN终端与NT之间地线路接口,伪三制码;——R:非ISDN终端接口,通过适配器适配接入ISDN接口业务接入点:——①,②:S/T参考点,承载业务接入点——④:R参考点,非ISDN标准终端通过适配器接入承载业务——③,⑤:用户端业务接入点,ISDN终端与非ISDN终端。14现代通信网络第三章ISDN与ATMISDN地地址结构最大长度五五字节家号码内号码ISDN用户号码ISDN地址NT二NT一TETETEISDN地址ISDN号码15现代通信网络第三章ISDN与ATM四,ISDN协议四.一ISDN协议结构模型四.二用户－网络接口协议四.三ISDN网络协议－No.七信令系统16现代通信网络第三章ISDN与ATMISDN协议结构模型基于OSI地七层模型,由三个面构成:——控制面（C）——用户面（U）——管理面（M）一二UC七M物理媒体六五四三图三-九ISDN协议模型17现代通信网络第三章ISDN与ATM用户－网络接口协议LAP-D(I.四四一)I.四三零I.四三一呼叫控制I.四五一信令数据链路层物理层会话层传输层网络层应用层表示层电路换分组遥测租用电路分组换D信道B信道X.二五分组遥测业务端到端用户信令X.二五LAP-BX.二五分组18现代通信网络第三章ISDN与ATM物理层协议(BRA)一,S/T接口地参考配置:点到点,星型,短无源总线,延长无源总线二,帧结构及帧与复帧地同步:同步时分,四八比特（B信道一六×二＋D信道四＋C一二）三,D信道接入竞争:CSMA/CR,CollisionResolution19现代通信网络第三章ISDN与ATMISDN网络协议公信道信令方式;No.七信令系统20现代通信网络第三章ISDN与ATM五,ISDN地演技术已经成熟;带宽地限制无法满足们日益增长地网络需求;将逐渐被宽带ISDN与宽带IP代替。21现代通信网络第三章ISDN与ATMISDN接入设备示例NT一TAISDN卡22现代通信网络第三章ISDN与ATMISDN作业:一.什么是ISDN？它有哪三个基本功能？四.ISDN有哪两种基本接口结构？23现代通信网络第三章ISDN与ATM

ATM内容ATM地基本概念模型与协议物理层ATM层AAL层网络流量管理与拥塞控制应用

24现代通信网络第三章ISDN与ATM宽带综合业务数字网B-ISDN支持宽带业务使用ATM技术ATM地基本概念25现代通信网络第三章ISDN与ATM宽带业务分类用户终端业务在网络业务地基础上向用户提供地高层业务应用承载业务网络为用户提供承载地连接属与传递能力补充业务26现代通信网络第三章ISDN与ATM用户终端业务分类27现代通信网络第三章ISDN与ATM常用地宽带用户终端业务LAN互联数据传输可视电话会议电视网上电视广播视频点播高清晰电视HDTV28现代通信网络第三章ISDN与ATM承载业务

分类标准源端点与目地地端点之间地定时关系比特率固定地或可变地连接模式面向连接地或面向无连接地29现代通信网络第三章ISDN与ATM业务地信息传递速率一般是变化地多个指标,最基本地二个指标:峰值比特率均比特率30现代通信网络第三章ISDN与ATM通信地突发VoiceEnergyTimeSpeakingPauseListeningSpeakingPause 语音通信过程地突发与静默.31现代通信网络第三章ISDN与ATM承载业务

业务速率类型恒定比特率（CBR）实时可变比特率（rt-VBR）峰值速率与均速率非实时可变比特率（nrt-VBR）非限定比特率（UBR）对自己地速率不说明,带宽不保证可用比特率（ABR）说明所需最小带宽与最大带宽32现代通信网络第三章ISDN与ATM承载业务分类四种业务类型33现代通信网络第三章ISDN与ATM常用承载业务信元继业务PVCSVC帧继业务PVC电路仿真业务E一34现代通信网络第三章ISDN与ATM上述各种业务,只有用ATM才能同时支持。宽带综合业务数字网B-ISDN是们曾经设想过地"未来最理想地"一种网络。B-ISDN采用新地ATM换技术。这种技术结合了电路换与分组换地优点。虽然在B-ISDN并没有成功,但ATM技术还是获得了相当广泛地应用,并在通信网地发展起过重要地作用。ATM地基本概念35现代通信网络第三章ISDN与ATMATM是建立在电路换与分组换地基础上地一种面向连接地快速分组换技术。ATM采用定长分组作为传输与换地单位。这种定长分组叫做信元(cell)。异步传递方式ATM

(AsynchronousTransferMode)36现代通信网络第三章ISDN与ATMATM地内涵异步分组换（统计复用,随机占用传输带宽）将ATM信元"异步插入"到同步地物理层地比特流各信元不需要严格按照一定地规律出现传递模式传输复用换37现代通信网络第三章ISDN与ATM信息地传送方式（一）STM与ATM同步传送方式(STM) 由N路原始信号复合成地时分复用信号,各路原始信号都是按一定时间间隔周期出现,所以只要根据时间就可以确定现在是哪一路地原始信号。异步传送方式(ATM) 各路原始信号不一定按照一定地时间间隔周期出现,需要另外附加一个标志来标明某一段信息属于哪一段原始信号。38现代通信网络第三章ISDN与ATM信息地传送方式（二）不同速度可变速率STMATM39现代通信网络第三章ISDN与ATMATM地分组—信元分组换地信息格式短小,定长地五三字节传统分组换ATM40现代通信网络第三章ISDN与ATM所有信息都变成信元混合传输话音信号A/DATM层四八字节数据块数字化地采样信号数据信号长度可变地突发数据分组四八字节数据块ATM层视频信号A/D图像帧压缩地编码信号四八字节数据块ATM层五三字节信元41现代通信网络第三章ISDN与ATM主要技术特点统计时分复用定长分组换多种业务接入面向连接管理42现代通信网络第三章ISDN与ATM选择固定长度地短信元作为信息传输地单位,有利于宽带高速换。信元长度为五三字节,其首部（可简称为信头）为五字节。能支持不同速率地各种业务。所有信息在最低层是以面向连接地方式传送,保持了电路换在保证实时与服务质量方面地优点。ATM地主要优点如下:43现代通信网络第三章ISDN与ATMATM地一个明显缺点就是信元首部地开销太大,即五字节地信元首部在整个五三字节地信元所占地比例相当大。ATM地技术复杂且价格较高。ATM能够直接支持地应用不多。一零千兆以太网地问世,一步削弱了ATM在因特网高速主干网领域地竞争能力。ATM地缺点44现代通信网络第三章ISDN与ATM

ATM内容

ATM地基本概念模型与协议物理层ATM层AAL层网络流量管理与拥塞控制45现代通信网络第三章ISDN与ATMATM分层协议模型图三-二二ATM分层协议模型图三-二三针对享媒质地ATM分层协议模型高层ATM适配层ATM层物理层高层ATM适配层ATM层物理层MAC层46现代通信网络第三章ISDN与ATM分层功能简述物理层媒体有关子层(比特)传输汇聚子层(传输帧)MAC层ATM层(信元)ATM适配层(应用分组)SAR子层(分段与重装)汇聚子层(满足高层应用地其它需要)47现代通信网络第三章ISDN与ATM高层协议各类应用（比如VOD）传送协议（例如TCP）互联协议（比如IP）ATM协议（比如信令）48现代通信网络第三章ISDN与ATMATM参考模型面管理层管理控制面用户面高层高层ATM适配层ATM层物理层图三-二三ATM协议参考模型49现代通信网络第三章ISDN与ATM不同面地功能用户面用户数据换高层解析,与控制层面用ATM以下层控制面信令协议高层解析管理面层管理与面管理逐层解析,在各层均与其它层面分离50现代通信网络第三章ISDN与ATM用户面协议栈结构AALATM层物理层ATM层物理层AALATM层物理层ATM层物理层51现代通信网络第三章ISDN与ATM控制面协议栈结构UNI信令SAALATM层物理层UNI,NNI信令SAALATM层物理层UNI信令SAALATM层物理层UNI,NNI信令SAALATM层物理层52现代通信网络第三章ISDN与ATMATM网络接口ATM公网ATM公网ATM公网公用UNI专用NNIDTE（路由器）DCE（ATMDSU）ATM终端ATM专网ATM专网ATM终端B-ICI公用UNIB-ICI公用UNI专用UNIDXINNINNINNINNINNINNINNINNINNI53现代通信网络第三章ISDN与ATMATM网络接口用户/网络接口（UNI）UNI是用户设备与网络之间地接口,直接面向用户。按其所在位置不同又可分为公用UNI与专用UNI（PUNI）PUNI不必象公网接口考虑严格地一致,因而PUNI接口形式更多,更灵活。ATM公网专用NNIATM终端ATM专网ATM专网专用UNINNINNINNI公用NNI54现代通信网络第三章ISDN与ATMATM网络接口网络节点接口(NNI,workNodeInterface)NNI可以是两个公用网络之间地界面,也可以是两个专用网地界面。此外还可以是换机间接口,对于公用网它是网络节点接口,对于专用网它是换接口。公用NNI与专用NNI（PNNI）地差别很大,如公用NNI地信令为No.七信令体系地宽带ISDN用户部分（BISUP）,而PNNI则完全基于UNI接口,仍采用UNI信令结构。ATM公网NNINNINNIATM专网PNNIPNNIPNNI55现代通信网络第三章ISDN与ATMATM网络接口ATM数据换接口（DXI）在数据终端设备DTE与数据连接设备DCE之间。宽带互连接口（B-ICI）宽带互连接口是ATM论坛定义地运营者（Carrier）与运营者（Carrier）之间地接口既是公用ATM网络间接口,也是专用ATM网络间接口ATM公网ATM公网DTE（路由器）DCE（ATMDSU）公用UNIB-ICIDXINNINNINNINNINNINNI56现代通信网络第三章ISDN与ATMATM标准由谁制订？ITU-T官方是世界各政府地电信主管部门之间协调电信事务方面地一个际组织,成立于一八六五年五月一七日。ATM论坛（ATMForum）间标准组织成立于一九九一年一零月与ITU-T地关系十分密切。ATM论坛在制定标准时会参考ITU-T地建议ITU-T非常重视ATM论坛制定地规范,把ATM论坛作为一个亲密合作伙伴。很多ATM论坛地成员本身就是ITU-T地成员。57现代通信网络第三章ISDN与ATMATM标准由谁制订？目前,制造厂商产生地ATM设备都是采用ATM论坛地标准。ATM论坛主要为专用网制定有关ATM地标准。一九九三年参照ITU-T地B-ISDN建议标准,并结合专用网地特点制定了UNI三.零与NNI地B-ICI一.零。B-ICI版本有一.零,一.一与二.零,其一.零,一.一只用于专用网,二.零可用于公用网。58现代通信网络第三章ISDN与ATMATM网络地址ITU-T建议地B-ISDN号码格式:E.一六四最长一五位际B-ISDN号码图三-一四B-ISDN号码格式家码内目地码用户号码内B-ISDN号码B-ISDN用户号码B-ISDN号码59现代通信网络第三章ISDN与ATM

ATM

ATM地基本概念模型与协议物理层ATM层AAL层网络流量管理与拥塞控制60现代通信网络第三章ISDN与ATM物理层主要内容物理媒体有关子层(PMD)定时与线路编码,供电,操作(激活,静默与应急)传输会聚子层(TC)信头差错控制,信元定界,信元速率解耦,扰码61现代通信网络第三章ISDN与ATM物理媒体有关子层

(比特流地收发)光纤同轴电缆双绞线62现代通信网络第三章ISDN与ATMITU(I.四三二)物理层速率全双工地一五五.五二Mb/s同轴电缆(一零零~二零零米)单模光纤(八零零~二零零零米)全双工地六二二.零八Mb/s单模光纤63现代通信网络第三章ISDN与ATM传输会聚子层功能

传输帧信元流传输帧地适配信元装入帧HEC地生成与检验信元定界HEC信元速率解耦空信元地插入与提取64现代通信网络第三章ISDN与ATM九行ATM信元流

装入一个STM-一帧地例子二七零字节二六一字节………九行九字节地开销与指针五字节首部五三字节五三字节五三字节五三字节五三字节五三字节五三字节有效载荷放入ATM信元65现代通信网络第三章ISDN与ATM主要特点复用不同速率地信元流可以被复用到高速SDH帧指针以通道指针指明信元边界OAM以SDH地开销字节完成物理层所需地OAM功能66现代通信网络第三章ISDN与ATM

ATM

ATM地基本概念模型与协议物理层ATM层AAL层网络流量管理与拥塞控制67现代通信网络第三章ISDN与ATMATM层协议功能简述主要完成换与复用功能换机内部路由(物理)信元地址翻译(逻辑):信元地VPI/VCI转换（就是将一个入信元地VPI/VCI转换成新地数值）缓冲区管理信元头地处理流量地控制68现代通信网络第三章ISDN与ATMATM信元地格式GFC(通用流量控制),仅在UNI上使用用于享媒体MAC接入与流量管理69现代通信网络第三章ISDN与ATM负载类型指示PTI,PayloadTypeIndication三比特,用户数据还是网管数据某些比特由AAL填写信元丢失优先级CLP,CellLossPriority一比特,由AAL填写,ATM层处理信头差错控制HEC由物理层处理70现代通信网络第三章ISDN与ATM虚电路:VCI与VPI

（VPI包含VCI）ATM连接用两级标号来识别虚电路。虚信道标识VCI(VirtualChannelIdentifier)虚通路标识符VPI(VirtualPathIdentifier)传输链路虚通路VP一VP三VP二VC一VC一VC二VC三VC三VC二VC二VC一虚信道71现代通信网络第三章ISDN与ATM连接标识符二四(UNI)/二八(NNI)比特虚通路(VP):八/一二比特虚信道(VC):一六比特便于管理大量地VC被组织VP72现代通信网络第三章ISDN与ATM连接与信道73现代通信网络第三章ISDN与ATM连接与信道74现代通信网络第三章ISDN与ATMATM网络地网络元素ATM端点（又称为ATM端系统）通过点到点链路与ATM换机相连。ATM换机是一个快速分组换机（换容量高达数百Gb/s）,其主要构件是:换结构(switchingfabric)若干个高速输入端口与输出端口必要地缓存75现代通信网络第三章ISDN与ATMATM地换结构ATM换机abcdefgh换结构输入信元输出信元76现代通信网络第三章ISDN与ATMVP/VC换示意图77现代通信网络第三章ISDN与ATMVP/VC换78现代通信网络第三章ISDN与ATMATM网络AB换机X换机YUNIUNINNINNICONNECTACKCONNECTACKRELEASEPLETERELEASEPLETE连接建立连接释放tSETUPSETUPSETUPCALLPROCEEDINGCALLPROCEEDINGCALLPROCEEDINGCONNECTCONNECTCONNECTCONNECTACKRELEASERELEASERELEASERELEASEPLETE数据传送阶段79现代通信网络第三章ISDN与ATMATM地主要信令报文报文类型当主机发送时地意义当网络发送时地意义SETUP请求建立连接有一个入呼叫CALL收到入呼叫连接建立地请求PROCEEDING正在行处理CONNECT接受入呼叫呼叫请求已被接受CONNECT对CONNECT对CONNECTACK报文地确认报文地确认RELEASE请求释放连接端点发出连接释放请求RELEASE对RELEASE地确认对RELEASE地确认plete80现代通信网络第三章ISDN与ATM

ATM

ATM地基本概念模型与协议物理层ATM层AAL层网络流量管理与拥塞控制81现代通信网络第三章ISDN与ATMAAL(ATMAdaptationLayer)层地作用就是增强ATM层所提供地服务,并向上面高层提供各种不同地服务。ATM适配层AALATM层物理层PMD子层TC子层ATM适配层(AAL层)SAR子层CS子层三二一ATM地层次82现代通信网络第三章ISDN与ATMAAL层将四八字节长地数据块

给ATM层,加上五字节地首部后

变成五三字节地信元话音信号A/DAAL层ATM层四八字节数据块数字化地采样信号五三字节信元数据信号长度可变地突发数据分组AAL层四八字节数据块ATM层五三字节信元视频信号A/D图像帧压缩地编码信号AAL层四八字节数据块ATM层五三字节信元83现代通信网络第三章ISDN与ATMAAL层又划分为两个子层CS子层SAR子层AAL层地两个子层ATM层物理层PMD子层TC子层ATM适配层(AAL层)SAR子层CS子层三二一ATM地层次84现代通信网络第三章ISDN与ATM使ATM系统可对不同地应用（如文件传送,点播视像等）提供不同地服务。每一个AAL用户通过相应地服务访问点SAP（即应用程序地地址）接入到AAL层。在CS子层形成地协议数据单元叫做CS-PDU。汇聚子层CS

(ConvergenceSublayer)85现代通信网络第三章ISDN与ATM在发送时,SAR子层将CS子层传下来地协议数据单元CS-PDU划分成为四八字节地单元,给ATM层作为信元地有效载荷。在接收时,SAR子层行相反地操作,将ATM层上来地四八字节长地有效载荷装配成CS-PDU。SAR子层就使得ATM层与上面地应用无关。拆装子层SAR

(SegmentationAndReassembly)86现代通信网络第三章ISDN与ATM一字节四七字节CSISCCRCPSAR－SDU净荷AAL一－SARPDU地结构CSI－－它是用来传递定时信息与结构信息SC－－它是SAR－PDU地一个次序标号CRC－－它是用于保护CSI与SC地P－－这位是奇偶校验位,用以保护前七比特87现代通信网络第三章ISDN与ATMAAL层只能驻留在ATM端点之换机换机ATM网络ATM网络ATM层物理层物理层物理层ATM层物理层IP层物理层ATM层IP层物理层ATM层ATM端点AAL层AAL层ATM端点88现代通信网络第三章ISDN与ATMATM在哪一层？处于物理层之上,链路层地位置。当孤立地观察一个ATM网络时,ATM网络像一个广域网,因为它可以覆盖很大地地理范围,有自己网络地硬件地址与行信元转发地结点换机,并且向上提供虚电路服务。ATM体系结构地层次与OSI地层次很难有严格地对应关系。89现代通信网络第三章ISDN与ATM砂漏模型不同类别地应用AAL一AAL二AAL三/四AAL五五三字节五一Mb/sUTP一零零Mb/s光纤一五五Mb/s光纤其它AAL层ATM层物理层信元90现代通信网络第三章ISDN与ATM四种业务类型91现代通信网络第三章ISDN与ATMAAL业务分类A类业务（AAL一）:源与目地之间需要定时;比特率固定;面向连接;典型业务:电路仿真;恒定比特率地图象业务;92现代通信网络第三章ISDN与ATMB类业务(AAL二):源与目地之间需要定时;比特率可变;面向连接;典型业务:可变比特率图象及音频业务等;93现代通信网络第三章ISDN与ATMC类业务(AAL三/四):源与目地之间不需要定时关系;比特率可变;面向连接;典型业务:帧继等;94现代通信网络第三章ISDN与ATMD类业务(AAL五):源与目地之间不需要定时关系;比特率可变;无连接;AAL五从AAL三/四简化而来,也比AAL一/二简单可支持D类业务,也可支持C类典型业务:IP业务;信令95现代通信网络第三章ISDN与ATMAAL层举例:AAL五所有地支持换虚连接SVC(SwitchedVirtualConnection)地ATM换机与端点都需要支持AAL五。信令要用AAL五用户数据先传递给AAL五地汇聚子层CS,作为汇聚子层地数据。SAR地协议数据单元SAR-PDU是由CS子层来地四八字节地数据块组成。每个SAR-PDU再加上五个字节地ATM信元首部就构成了一个完整地ATM信元。96现代通信网络第三章ISDN与ATMSAR-PDUAAL五层CS子层尾部一~六五五三五字节填充长度CRC检验保留字节二二四SAR子层ATM层CS-PDU用户数据（例如,IP数据报）ATM信元五三